WO2016171064A1 - ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

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須藤 豪
平田 真一
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Dic株式会社
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    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13712Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal having negative dielectric anisotropy

Definitions

  • the present invention relates to a nematic liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ) useful as a liquid crystal display material, and a liquid crystal display device using the same.
  • Liquid crystal display elements are used in clocks, calculators, various household electrical devices, measuring devices, automotive panels, word processors, electronic notebooks, printers, computers, televisions, and the like.
  • Typical liquid crystal display methods include TN (twisted nematic), STN (super twisted nematic), DS (dynamic light scattering), GH (guest / host), and IPS (in-plane switching).
  • Type OCB (optical compensation birefringence) type, ECB (voltage controlled birefringence) type, VA (vertical alignment) type, CSH (color super homeotropic) type, FLC (ferroelectric liquid crystal), etc.
  • Examples of the driving method include static driving, multiplex driving, simple matrix method, active matrix (AM) method driven by TFT (thin film transistor), TFD (thin film diode), and the like.
  • the IPS type, ECB type, VA type, CSH type, and the like have a feature that a liquid crystal material having a negative value of ⁇ is used.
  • the VA type display method by AM driving is used for a display element that requires a high speed and a wide viewing angle, such as a television.
  • Nematic liquid crystal compositions used in VA type display systems are required to have a high-speed response corresponding to 3D or high definition. That is, it is important that the rotational viscosity ( ⁇ 1 ) of the liquid crystal composition is small, the elastic constant (K 33 ) is large, and the value of ⁇ 1 / K 33 obtained from these is sufficiently small.
  • ⁇ n of the liquid crystal material can be appropriately increased in accordance with the small cell gap for improving the response speed. It is necessary to adjust to. In addition, it is required to keep ⁇ 1 of the liquid crystal composition small.
  • a liquid crystal composition using the following liquid crystal compounds (A) and (B) having a 2,3-difluorophenylene skeleton (see Patent Document 1) as a liquid crystal material having a negative ⁇ is disclosed.
  • a small ⁇ 1 / K 33 was not obtained.
  • ⁇ 1 / K 33 can be reduced by using a compound represented by the liquid crystal compound (N2) and the general formula (N3) as a combination of compounds having substantially zero ⁇ (Patent Document 2) For further improvement of the response speed.
  • Patent Document 3 discloses that the response speed of a homeotropic liquid crystal cell is improved by using a liquid crystal material having a large index represented by (Equation 1), but this is not sufficient. .
  • the nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T NI ) is high, the refractive index anisotropy ( ⁇ n) is large, It is important that the rotational viscosity ( ⁇ 1 ) is small, the elastic constant (K 33 ) is large, and the voltage holding ratio (VHR) is high, and when this is used, dripping marks, image sticking, display unevenness, etc.
  • T NI nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature
  • ⁇ n refractive index anisotropy
  • VHR voltage holding ratio
  • JP-A-8-104869 Japanese Patent Application No. 2013-208201 JP 2006-301643 A
  • the problem to be solved by the present invention is that the nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T NI ) is high, the refractive index anisotropy ( ⁇ n) is large, the rotational viscosity ( ⁇ 1 ) is small, and the elastic constant ( A liquid crystal composition having a large K 33 ), a high voltage holding ratio (VHR), and a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ) is provided. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display element having excellent display quality and high response speed, in which display defects such as these are eliminated or suppressed.
  • the present inventor has found that the above problem can be solved by a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound having a specific structure, and has completed the present invention. That is, the liquid crystal composition of the present invention has the general formula (i)
  • R i1 and R i2 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and one or two or more non-adjacent —CH 2 — in R i1 and R i2 are each independently And may be substituted by —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —O—, —S—, —COO—, —OCO— or —CO—, and in R i1 and R i2
  • One or more hydrogen atoms present may be each independently substituted with a fluorine atom or a chlorine atom
  • a i1 and A i2 are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group,
  • the liquid crystal composition of the present invention has a large refractive index anisotropy ( ⁇ n), a small rotational viscosity ( ⁇ 1 ), a large elastic constant (K 33 ), a high voltage holding ratio (VHR), a negative
  • ⁇ n refractive index anisotropy
  • ⁇ 1 small rotational viscosity
  • K 33 large elastic constant
  • VHR high voltage holding ratio
  • negative A liquid crystal display element using dielectric anisotropy ( ⁇ ) and having a high response speed with excellent display quality and no display defects such as dripping marks, image sticking, and display unevenness. It is.
  • the liquid crystal composition of the present invention contains one or more compounds represented by the general formula (i).
  • R i1 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms in order to lower the viscosity, and has 1 to 5 carbon atoms. It is preferably an alkyl group or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, and having 1 to 3 carbon atoms. An alkyl group is more preferred, an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms is more preferred, and a methyl group having 1 carbon atom is particularly preferred.
  • R i2 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms in order to reduce the viscosity. It is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group having 1 carbon atom. preferable.
  • R i1 and R i2 are preferably linear. More specifically, in order to reduce the value of ⁇ 1 / K 33 , it is preferable that at least one of R i1 and R i2 is a methyl group, and R i2 represents a methyl group. It is more preferable that R i1 and R i2 are both methyl groups. In order to increase miscibility with other liquid crystal components, it is preferable that R i1 and R i2 are different.
  • a i1 and A i2 are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group or 3-fluoro-1,4-phenylene group. It is preferable that A i1 and A i2 are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, an unsubstituted 1,4-phenylene group, a 2-fluoro-1,4-phenylene group or 3 for decreasing the viscosity. It is preferably a -fluoro-1,4-phenylene group, more preferably a trans-1,4-cyclohexylene group.
  • it may be a trans-1,4-cyclohexylene group, a 2-fluoro-1,4-phenylene group or a 3-fluoro-1,4-phenylene group. preferable.
  • a trans-1,4-cyclohexylene group a 2-fluoro-1,4-phenylene group or a 3-fluoro-1,4-phenylene group.
  • an unsubstituted 1,4-phenylene group and an unsubstituted naphthalene-2,6-diyl group are preferable.
  • it is preferable not to contain a nitrogen atom.
  • At least one of A i1 and A i2 is a trans-1,4-cyclohexylene group, and A i1
  • at least one of A i2 is preferably an unsubstituted 1,4-phenylene group, a 2-fluoro-1,4-phenylene group, or a 3-fluoro-1,4-phenylene group.
  • n i1 + n i2 represents 1, either A i1 or A i2 is a trans-1,4-cyclohexylene group or an unsubstituted 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1 , 4-phenylene group or 3-fluoro-1,4-phenylene group is preferable, and unsubstituted 1,4-phenylene group is particularly preferable.
  • a i1 + n i2 represents 2
  • a i1 or A i2 is a trans-1,4-cyclohexylene group
  • a i1 or A i2 is unsubstituted 1,4- A phenylene group, a 2-fluoro-1,4-phenylene group or a 3-fluoro-1,4-phenylene group
  • a i1 is a trans-1,4-cyclohexylene group
  • a i2 is not present. It is more preferably a substituted 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group or 3-fluoro-1,4-phenylene group.
  • n i1 + n i2 represents 3
  • at least one of A i1 and A i2 is a trans-1,4-cyclohexylene group, and at least one of A i1 and A i2 is 2 It is preferably a -fluoro-1,4-phenylene group or a 3-fluoro-1,4-phenylene group.
  • Z i1 and Z i2 are each independently a single bond, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CH 2 CH 2 — or —CF 2 CF 2 —.
  • a single bond preferably in a single bond, -CH 2 O -, - CF 2 O -, - CH 2 CH 2 - or preferably -CF 2 CF 2, a single bond, -CH 2 O-or -CH 2 CH 2 - Is more preferable, and a single bond is particularly preferable.
  • n i1 and n i2 are each preferably 0 or 1 when importance is attached to the viscosity, and preferably 1 or 2 when importance is attached to T NI . In order to increase the miscibility with other liquid crystal components, 0 or 1 is preferable. More specifically, it is preferable that n i1 is 1 or 2, and n i2 is 0.
  • n i1 + n i2 is preferably 1 or 2 when emphasizing viscosity, preferably 3 or 4 when emphasizing T NI , more preferably 3, In order to increase the miscibility with the liquid crystal component, 1 or 2 is preferable. From the viewpoint of improving the viscosity, T NI , and miscibility with other liquid crystal components in a well-balanced manner, n i1 + n i2 is preferably 1 or 2, and n i1 + n is important when lowering the viscosity is important. i2 is preferably 1, and n i1 + n i2 is preferably 1 when importance is attached to increasing T NI and ⁇ n.
  • n i1 + n i2 When n i1 + n i2 is 2, it is preferable that n i1 is 2 and n i2 is 0. When n i1 + n i2 is 3, n i1 is 2, n i2 is 1, or n i1 is 1, and n i2 is preferably 2. When n i1 + n i2 is 4, n i1 is preferably 2 and n i2 is preferably 2, n i1 is 3, n i2 is 1, or n i1 is 1, and n i2 is 3 is preferred.
  • R i1 , R i2 , A i1 and A i2 each independently represents the same meaning as R i1 , R i2 , A i1 and A i2 in the general formula (i)
  • a id1 and A id2 are each independently represent the same meaning as a i1 in the general formula (i)
  • X ib1, X ib2, X ic1 and X ic2 are each independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom, X ib1 and X ib2 are both not represent a fluorine atom, never X ic1 and X ic2 represent both fluorine atoms.
  • compounds represented by the following general formula (ia-1) and general formula (ia-2) are preferable.
  • R i1 and R i2 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in the general formula (i)).
  • general formula (ia-1) is preferable.
  • R i1 and R i2 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in the general formula (i)).
  • general formula (ib-1) and general formula (ib-2) are preferable.
  • R i1 and R i2 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in the general formula (i)).
  • compounds represented by the following general formula (id-1) to general formula (id-4) are preferable.
  • R i1 and R i2 each independently represent the same meaning as R i1 and R i2 in the general formula (i)).
  • general formulas (id-1), (id-2), and (id-4) are preferable.
  • the lower limit value in the composition is 1% by mass (hereinafter,% in the composition is mass). %).), Preferably 2% or more, preferably 3% or more, preferably 5% or more, preferably 8% or more, 10% It is preferable to contain above. Further, since a large content causes problems such as precipitation, the upper limit is preferably 70% or less, more preferably 60% or less, and preferably 50% or less, 40% It is preferably contained below, preferably contained below 35%, preferably contained below 30%, preferably contained below 28%, preferably contained below 25%, and contained below 23%. Preferably, it contains 20% or less, preferably 18% or less, preferably 15% or less, and preferably 13% or less. Although the compound represented by general formula (i) can also be used by 1 type, you may use 2 or more types of compounds simultaneously.
  • the liquid crystal composition of the present invention further has the general formulas (N-1), (N-2) and (N-3)
  • R N11 , R N12 , R N21 , R N22 , R N31 and R N32 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and one or non-adjacent 2 in the alkyl group
  • Two or more —CH 2 — may be each independently substituted by —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —O—, —S—, —CO—, —COO— or —OCO—.
  • a N11 , A N12 , A N21 , A N22 , A N31, and A N32 are each independently (a) a 1,4-cyclohexylene group (one —CH 2 — or adjacent to each other in this group).
  • —CH 2 — may be substituted with —O—.
  • B a 1,4-phenylene group (one —CH ⁇ present in the group or two or more non-adjacent —CH ⁇ may be substituted with —N ⁇ ) and
  • c Naphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or decahydronaphthalene-2,6-diyl group (naphthalene-2,6-diyl group or 1,
  • One —CH ⁇ present in the 2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or two or more non-adjacent —CH ⁇ may be substituted with —N ⁇ .
  • the group (a), the group (b) and the group (c) may be each independently substituted with a cyano group, a fluorine atom or a chlorine atom, Z N11 , Z N12 , Z
  • XN21 represents a hydrogen atom or a fluorine atom
  • T N31 represents —CH 2 — or an oxygen atom
  • nN11 , nN12 , nN21 , nN22 , nN31 and nN32 each independently represent 0, 1, 2 or 3, but nN11 + nN12 , nN21 + nN22 and nN31 + nN32 are each independent.
  • n N11 and / or n N12 is 2 or 3, but when n N11 and / or n N12 is 2 or 3, and there are a plurality of A N11 , A N12 , Z N11 , and Z N12 , they may be the same They may be different, and when n N21 and / or n N22 is 2 or 3, and there are a plurality of A N21 , A N22 , Z N21 , and Z N22 , they may be the same or different , if an n N31 and / or n N32 is 2 or 3 a N31, a N32, Z N31, Z N32 there are multiple, they have be the same or different Good. ) It is preferable to contain 1 type, or 2 or more types of compounds chosen from the compound represented by these.
  • the compounds represented by the general formulas (N-1), (N-2) and (N-3) are preferably compounds having a negative ⁇ and an absolute value larger than 3.
  • R N11 , R N12 , R N21 , R N22 , R N31 and R N32 each independently represent 1 to 8 carbon atoms.
  • An alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • An alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms is preferable.
  • an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms is more preferable, and an alkenyl group having 3 carbon atoms (propenyl group
  • the ring structure to which it is bonded is a phenyl group (aromatic)
  • An alkenyl group having 4 to 5 atoms is preferable
  • the ring structure to which the alkenyl group is bonded is a saturated ring structure such as cyclohexane, pyran and dioxane
  • a straight-chain alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms and a straight-chain alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms are preferred.
  • the total of carbon atoms and oxygen atoms, if present is preferably 5 or less, and is preferably linear.
  • the alkenyl group is preferably selected from groups represented by any of the formulas (R1) to (R5). (The black dots in each formula represent carbon atoms in the ring structure.)
  • a N11 , A N12 , A N21 , A N22 , A N31, and A N32 are preferably aromatic when it is required to increase ⁇ n independently, and in order to improve the response speed, fat
  • fat Preferably a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 3,5 -Difluoro-1,4-phenylene group, 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidine-1 , 4-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group Preferred, it is more preferable that represents the following
  • it represents a trans-1,4-cyclohexylene group or a 1,4-phenylene group.
  • Z N11, Z N12, Z N21 , Z N22, Z N31 and Z N32 -CH 2 each independently O -, - CF 2 O - , - CH 2 CH 2 -, - CF 2 CF 2 - or a single bond preferably represents an, -CH 2 O -, - CH 2 CH 2 - or a single bond is more preferable, -CH 2 O-or a single bond is particularly preferred.
  • XN21 is preferably a fluorine atom.
  • T N31 is preferably an oxygen atom.
  • n N11 + n N12 , n N21 + n N22 and n N31 + n N32 are preferably 1 or 2, a combination in which n N11 is 1 and n N12 is 0, a combination in which n N11 is 2 and n N12 is 0, n A combination in which N11 is 1 and n N12 is 1, a combination in which n N11 is 2 and n N12 is 1, a combination in which n N21 is 1 and n N22 is 0, n N21 is 2 and n N22 is n A combination in which n N31 is 1 and n N32 is 0, and a combination in which n N31 is 2 and n N32 is 0 are preferable.
  • the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (N-1) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 10%, 20%, 30% , 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, and 80%.
  • the upper limit of the preferred content is 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, 25%, 20% It is.
  • the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (N-2) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 10%, 20%, 30% , 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, and 80%.
  • the upper limit of the preferred content is 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, 25%, 20% It is.
  • the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (N-3) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 10%, 20%, 30% , 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, and 80%.
  • the upper limit of the preferred content is 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, 25%, 20% It is.
  • the total content of the general formulas (N-1), (N-2) and (N-3) with respect to the total amount of the composition of the present invention is preferably 10 to 90% by mass, and 20 to 80 More preferably, it is more preferably 30 to 70% by weight.
  • the lower limit value is preferably low and the upper limit value is preferably low. Moreover, maintaining high T NI of the compositions of the present invention, it is preferred if good composition temperature stability is required a low upper limit lower the lower limit of the above. When it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable that the above lower limit value is increased and the upper limit value is high.
  • a N11 is trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro- 1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.
  • the compound represented by the general formula (N-1) is preferably a compound represented by the general formula (II).
  • R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. represents 10 alkenyloxy group
  • R 1 and R 2 in present in one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - are each independently -O- and / or -S
  • a and B are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro- 1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.
  • octylene group piperi 1,4-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group. Represents 0, 1 or 2.
  • R 1 and R 2 in the general formula (II) are each independently a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkenyl having 2 to 5 carbon atoms. And more preferably an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, R 1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and R 2 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Particularly preferred is an alkoxyl group of 5.
  • a and B in the general formula (II) are each independently a trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1 , 4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group or 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, more preferably trans-1,4-cyclohexylene group or 1
  • a 4-phenylene group is particularly preferred.
  • p in the formula is independently 0 or 1.
  • the liquid crystal composition of the present invention preferably contains one or more compounds represented by the general formula (II), and preferably contains 2 to 10 compounds.
  • the compound represented by the general formula (II) is preferably from the general formula (II-A1) to the general formula (II-A5) and from the general formula (II-B1) to the general formula (II-B5). More preferred are compounds of formula (II-A1) to general formula (II-A5), particularly preferred are compounds of general formula (II-A1) or general formula (II-A3).
  • R 3 and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
  • the compound represented by the general formula (II) is preferably a compound represented by the following general formulas (II-C1) to (II-C8), more preferably the general formula (II-C1). preferable.
  • R c1 and R c2 each independently represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms. Represents an alkenyloxy group.
  • a N11 and A N12 are trans-1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group.
  • naphthalene-2,6-diyl group 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4 -Bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidine-1,4-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,2,3,4-tetrahydro A naphthalene-2,6-diyl group, wherein Z N11 and Z N12 are —OCH 2 —, —CH 2 O—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CH 2 CH 2 —, —CF 2 CF 2 - or a single bond, n It is preferable 11 and n N12 is 1 or 2.
  • the compound represented by the general formula (N-1) is preferably a compound represented by the general formula (V).
  • R v1 and R v2 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms
  • R v1 and R v2 in present in one -CH 2 - or nonadjacent two or more -CH 2 - are each independently -O- and / or -S
  • a v1 and A v2 each independently represents a trans-1,4-cyclohexylene group, a 1,4-phenylene group, a 2-fluoro-1,4-phenylene group, a 3- Fluoro-1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group, 2,3-difluoro-1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [ 2.2.2] Ok A tylene group, a
  • N v1 represents 0, 1 or 2.
  • Z v1 represents —OCH 2 —, —CH 2 O—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, —CH 2 CH 2 —, —CF 2 CF 2 -or a single bond
  • X v1 , X v2 , X v3 and X v4 represent a hydrogen atom or a fluorine atom, but at least one of X v1 and X v2 , or a combination of X v3 and X v4 is Both represent fluorine atoms, except for compounds represented by general formula (II).
  • the general formula (V) is preferably represented by the following general formula (V-1) to general formula (V-10).
  • the general formula (V-1), the general formula (V-3), and the general formula (V-10) -4) and general formula (V-11) are more preferable, and general formula (V-1) and general formula (V-11) are more preferable.
  • the liquid crystal composition of the present invention preferably necessarily contains a compound represented by the general formula (V-1).
  • R v3 and R v4 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or 2 to 8 carbon atoms.
  • R v3 and R v4 represent an alkyl group, both represent an alkenyl group, one represents an alkyl group, the other represents an alkenyl group, and either one represents It is preferable that an alkyl group is represented, the other represents alkoxy, and one of them represents an alkyl group and the other represents an alkenyloxy group, both represent an alkyl group, and both represent an alkenyl group. It is more preferable that it represents.
  • the liquid crystal composition of the present invention further has the general formula (L)
  • R L1 and R L2 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and one or two or more non-adjacent —CH 2 — in the alkyl group are each independently Optionally substituted by —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —O—, —CO—, —COO— or —OCO—, n L1 represents 0, 1, 2 or 3,
  • a L1 , A L2 and A L3 each independently represent (a) a 1,4-cyclohexylene group (one —CH 2 — present in the group or two or more —CH 2 — not adjacent to each other). May be substituted with —O—.
  • the group (a), the group (b) and the group (c) may be each independently substituted with a cyano group, a fluorine atom or a chlorine atom, Z L1 and Z L2 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, — (CH 2
  • the compounds represented by the general formula (L) may be used alone or in combination. There are no particular restrictions on the types of compounds that can be combined, but they are used in appropriate combinations according to desired properties such as solubility at low temperatures, transition temperatures, electrical reliability, and birefringence.
  • the kind of the compound used is, for example, one kind as one embodiment of the present invention. Alternatively, in another embodiment of the present invention, there are two types, three types, four types, five types, six types, seven types, eight types, nine types, 10 types, More than types.
  • the content of the compound represented by the general formula (L) is low-temperature solubility, transition temperature, electrical reliability, birefringence, process compatibility, dripping marks, image sticking, It is necessary to appropriately adjust according to required performance such as dielectric anisotropy.
  • the lower limit of the preferable content of the compound represented by the formula (L) with respect to the total amount of the composition of the present invention is 1%, 10%, 20%, 30%, 40 %, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%.
  • the upper limit of the preferable content is 95%, 85%, 75%, 65%, 55%, 45%, 35%, and 25%.
  • the lower limit value is high and the upper limit value is preferably high. Moreover, maintaining high T NI of the compositions of the present invention, it is preferable if the temperature stability with good composition is required upper limit higher the lower limit of the above is high. Further, when it is desired to increase the dielectric anisotropy in order to keep the driving voltage low, it is preferable that the above lower limit value is lowered and the upper limit value is low.
  • R L1 and R L2 are preferably both alkyl groups, and when importance is placed on reducing the volatility of the compound, it is preferably an alkoxy group, and importance is placed on viscosity reduction. In this case, at least one is preferably an alkenyl group.
  • R L1 and R L2 are each a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms when the ring structure to which R L1 is bonded is a phenyl group (aromatic).
  • a phenyl group aromatic
  • Alkyl groups, linear alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms and linear alkenyl groups having 2 to 5 carbon atoms are preferred.
  • the total of carbon atoms and oxygen atoms, if present, is preferably 5 or less, and is preferably linear.
  • the alkenyl group is preferably selected from groups represented by any of the formulas (R1) to (R5). (The black dots in each formula represent carbon atoms in the ring structure.)
  • n L1 is preferably 0 when importance is attached to the response speed, 2 or 3 is preferred for improving the upper limit temperature of the nematic phase, and 1 is preferred for balancing these. In order to satisfy the properties required for the composition, it is preferable to combine compounds having different values.
  • a L1 , A L2, and A L3 are preferably aromatic when it is required to increase ⁇ n, and are preferably aliphatic for improving the response speed, and are each independently trans- 1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 3,5-difluoro-1,4-phenylene group 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidine-1,4-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6 -It preferably represents a diyl group or a 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, and more preferably represents the following structure:
  • it represents a trans-1,4-cyclohexylene group or a 1,4-phenylene group.
  • Z L1 and Z L2 are preferably single bonds when the response speed is important.
  • the compound represented by the general formula (L) contains one or more compounds selected from the compound group represented by the following general formula (III-A) to general formula (III-K),
  • the content is preferably 1% by mass to 60% by mass with respect to the total amount of the liquid crystal composition, preferably 10% by mass to 50% by mass, and preferably 20% by mass to 50% by mass. 20 mass% to 40 mass% is preferable.
  • R 5 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms
  • R 6 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • an alkoxyl having 1 to 5 carbon atoms provided that the compound represented by the formula (I) is a compound represented by the general formula (III-A) Does not include the same compounds as General formula (L) is selected from general formula (III-A), general formula (III-D), general formula (III-F), general formula (III-G), and general formula (III-H).
  • a compound is preferable, and a compound selected from General Formula (III-A), General Formula (III-F), General Formula (III-G), and General Formula (III-H) is more preferable. More preferably, the compound is selected from the formula (III-A), the general formula (III-G) and the general formula (III-H), and the general formula (III-A), the general formula (III-F) and the general formula A compound selected from formula (III-H) is also preferable. More specifically, when a large ⁇ n is required, the compound is preferably a compound selected from general formula (III-F), general formula (III-H), and general formula (III-K).
  • R 5 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or 2 carbon atoms.
  • 5 alkenyl group having, R 6 is preferably an alkoxy group having 1 to 5 alkyl groups or carbon atoms of 1 to 5 carbon atoms, that R 5 is an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms More preferably, it is more preferably an alkenyl group having 2 or 3 carbon atoms.
  • R 5 and R 6 are each independently 1 to 5 carbon atoms. And an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
  • Preferable specific examples of the compound represented by the general formula (L) include the following.
  • R d represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms.
  • the compound represented by the general formula (L) may contain one or more compounds represented by the general formula (N-001).
  • L 1 and L 2 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, CH 3 or CF 3 (except that both L 1 and L 2 represent a fluorine atom).
  • R N1 and R N2 preferably represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • the liquid crystal composition of the present invention preferably contains a compound represented by general formula (i), general formula (II-A1) and general formula (III-A) at the same time.
  • A3) and a compound of the general formula (III-A) are preferably contained at the same time, and it is preferred to contain a compound of the general formula (i), the general formula (II-B1) and the general formula (III-A) at the same time.
  • the compounds of the general formula (i), the general formula (II-B2) and the general formula (III-A) are simultaneously contained, and the general formula (i), the general formula (II-B3) and the general formula (III) It is preferable to contain the compound of -A) at the same time, and it is preferable to contain the compounds of general formula (i), general formula (II-B4), and general formula (III-A) at the same time.
  • the liquid crystal composition of the present invention is selected from a compound represented by general formula (i) and a compound represented by general formula (N-1), general formula (N-2), and general formula (N-3).
  • the total content of the compound represented by formula (L) and the compound represented by formula (L) is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 55 to 100% by mass, and 60 to 100% by mass. More preferably, it is more preferably 65 to 100% by mass, still more preferably 70 to 100% by mass, and particularly preferably 75 to 100% by mass. More specifically, the liquid crystal composition of the present invention has a total content of compounds represented by general formula (i), general formula (II), and general formula (III-A) to general formula (III-J).
  • the total content of the compounds represented by V-1) is more preferably from 90 to 100% by mass, particularly preferably from 95 to 100% by mass.
  • the liquid crystal composition of the present invention is selected from a compound represented by general formula (i) and a compound represented by general formula (N-1), general formula (N-2), and general formula (N-3).
  • the total content of the compounds to be contained is preferably 30% by mass or less (hereinafter,% in the composition represents% by mass) as the lower limit in the composition, preferably 35% or more, %, Preferably 45% or more, preferably 50% or more, preferably 55% or more, preferably 60% or more, 65% or more It is preferable to contain 70% or more, preferably 75% or more, preferably 78% or more, preferably 80% or more, preferably 83% or more, Preferably contains 5% or more preferably contains 90% or more, preferably it contains more than 91%.
  • the upper limit is preferably 100% or less, preferably 99% or less, preferably 95% or less, preferably 90% or less, and preferably 85% or less. 80% or less, preferably 75% or less, preferably 70% or less, preferably 65% or less, preferably 60% or less, preferably 55% or less The content is preferably 50% or less.
  • composition of the present invention preferably does not contain a compound having a structure in which oxygen atoms such as a peracid (—CO—OO—) structure are bonded in the molecule.
  • the content of the compound having a carbonyl group is preferably 5% or less, more preferably 3% or less with respect to the total mass of the composition. Preferably, it is more preferably 1% or less, and most preferably not substantially contained.
  • the content of the compound substituted with chlorine atoms is preferably 15% or less, preferably 10% or less, based on the total mass of the composition. % Or less, preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and still more preferably substantially not contained.
  • the content of a compound in which all the ring structures in the molecule are 6-membered rings is 80% of the total mass of the composition. % Or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, and the composition is composed only of a compound in which all of the ring structures in the molecule are all 6-membered rings. Most preferably.
  • the content of the compound having a cyclohexenylene group as a ring structure, and the content of the compound having a cyclohexenylene group as the total mass of the composition is preferably 10% or less, preferably 8% or less, more preferably 5% or less, preferably 3% or less, and still more preferably not contained.
  • a hydrogen atom to reduce the content of the compound having the optionally substituted 2-methyl-1,4-diyl group halogen in the molecule is preferably 10% or less, more preferably 8% or less with respect to the total mass of the composition. It is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and still more preferably substantially not contained.
  • substantially not contained in the present application means that it is not contained except for an unintentionally contained product.
  • the alkenyl group when the compound contained in the composition of the first embodiment of the present invention has an alkenyl group as a side chain, when the alkenyl group is bonded to cyclohexane, the alkenyl group has 2 to 5 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms of the alkenyl group is preferably 4 to 5, and the unsaturated bond of the alkenyl group and benzene are directly bonded.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a dielectric anisotropy ( ⁇ ) at ⁇ 25 ° C. of ⁇ 2.0 to ⁇ 8.0, preferably ⁇ 2.0 to ⁇ 6.0, -5.0 is more preferable, and -2.5 to -4.0 is particularly preferable.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a refractive index anisotropy ( ⁇ n) at 25 ° C. of 0.08 to 0.14, more preferably 0.09 to 0.13, and 0.09 to 0.12. Particularly preferred. More specifically, it is preferably 0.10 to 0.13 when dealing with a thin cell gap, and preferably 0.08 to 0.10 when dealing with a thick cell gap.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a viscosity ( ⁇ ) at 25 ° C. of 10 to 50 mPa ⁇ s, more preferably 10 to 45 mPa ⁇ s, and particularly preferably 10 to 40 mPa ⁇ s.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a rotational viscosity ( ⁇ 1 ) at 25 ° C. of 60 to 200 mPa ⁇ s, more preferably 60 to 180 mPa ⁇ s, and particularly preferably 70 to 170 mPa ⁇ s. .
  • the liquid crystal composition of the present invention has a nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T NI ) of 60 ° C. to 120 ° C., more preferably 70 ° C. to 110 ° C., and particularly preferably 72 ° C. to 105 ° C.
  • the liquid crystal composition of the present invention has an elastic constant (K 33 ) of 10.0 to 20.0, more preferably 11.0 to 19.0, and particularly preferably 11.0 to 18.0.
  • the lower limit of the elastic constant (K 33 ) will be described in detail. 11.0 is preferable, 11.5 is preferable, 12.0 is preferable, 12.5 is preferable, 13.0 is preferable, and 13.5 is preferable. 14.0 is preferable, 14.5 is preferable, 15.0 is preferable, and 15.5 is preferable.
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain a normal nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, antioxidant, ultraviolet absorber, polymerizable monomer, light stabilizer (HALS) or the like in addition to the above-described compounds. .
  • the liquid crystal composition of the present invention has the general formula (VI).
  • Z VI1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or P VI2 —S VI2 —
  • R VI1 represents P VI1 —S VI1 —.
  • P VI1 and P VI2 are each independently represented by formulas (R-1) to (R-15)
  • n VI1 represents an integer of 1 to 3
  • n VI2 represents an integer of 1 to 3
  • m VI1 represents an integer of 0 to 4
  • M VI1 represents 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, indane-2, 2 selected from 5-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, 1,3-dioxane-2,5-diyl group, or phenanthrene-2,7-diyl group
  • n VI1 represents 2 or 3
  • / or m VI1 represents 0 and n VI2 represents 2 or 3 it is further bonded to any position of the divalent cyclic group
  • M VI2 each independently represents a 1,4-phenylene group, a 1,4-cyclohexylene group, a pyridine-2,5-diyl group, a pyrimidine-2,5-diyl group, or a naphthalene-2,6-diyl group.
  • M VI2 to which Z VI1 is linked further has a bond at an arbitrary position of the divalent cyclic group ( M VI2 to which Z is not linked are each independently selected from the above divalent cyclic groups).
  • At least one cyclic group of one or more alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms of M VI1 and M VI2 present, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, may be substituted by halogen
  • Z VI1 preferably represents P VI2 —S VI2 —.
  • R VI1 represents P VI1 —S VI1 —, and each of P VI1 and P VI2 is preferably independently the formula (R-1) or the formula (R-2).
  • S VI1 and S VI2 are preferably a single bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a single bond.
  • the alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and 1 to 2 carbon atoms. It is more preferable that one or more —CH 2 — in the alkylene group is substituted with —O—, —OCO— or —COO— so that the oxygen atom is not directly adjacent to the alkylene group. May be.
  • the S VI1 and S VI2 present at least one is a single bond, it is preferable that all of the S VI1 and S VI2 there is a single bond.
  • n VI1 is preferably an integer of 1 to 2
  • n VI2 is preferably an integer of 1 to 2.
  • n VI1 + n VI2 is preferably an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1 to 3, and more preferably an integer of 2 to 3. preferable.
  • m VI1 is preferably an integer of 1 to 3, preferably m VI1 is an integer from 2 to 4 in the case of emphasizing the polymerization rate, more that m VI1 is 2 or 3
  • m VI1 is an integer of 0 to 2 when importance is attached to the compatibility with the liquid crystal composition. Therefore, m VI1 is particularly preferably 2 in order to achieve both the polymerization rate and the compatibility.
  • M VI1 is preferably a divalent cyclic group selected from a 1,4-phenylene group, a naphthalene-2,6-diyl group, and a phenanthrene-2,7-diyl group, and n VI1 represents 2 or 3. And / or when m VI1 represents 0 and n VI2 represents 2 or 3, it further has a bond at an arbitrary position of the divalent cyclic group.
  • M VI2 is preferably a divalent cyclic group selected from a 1,4-phenylene group, a naphthalene-2,6-diyl group, and a phenanthrene-2,7-diyl group, and n VI2 represents 2 or 3.
  • M VI2 to which Z VI1 is linked further has a bond at an arbitrary position of the divalent cyclic group, but M VI2 to which Z VI1 is not linked is independently from the divalent cyclic group. Selected.
  • alkyl group or alkoxy group is preferably an alkyl group or alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, preferably an alkyl group or alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, Preferably, it is an alkyl group or alkoxy group having 4 carbon atoms, preferably an alkyl group or alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, preferably an alkyl group or alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, Particularly preferred is an alkyl group having 1 atom or an alkoxy group.
  • L VI1 is a single bond, —OCH 2 —, —CH 2 O—, —C 2 H 4 —, —COO—, —OCO—, —CH ⁇ CR a —COO—, —CH ⁇ CR a —OCO—.
  • each R a is independently a hydrogen atom or a carbon atom number of 1 to 3 wherein Y represents an integer of 1 to 4), preferably a single bond, —COO—, —OCO—, —CH ⁇ CH—COO—, —CH ⁇ CH—OCO.
  • polymerizable compound represented by the general formula (VI) include the following general formula (VI-1) and general formula (VI-2).
  • R 107 is P 107 -S 107 - represents
  • R 110 is P 110 -S 110 - represents
  • P 107 and P 110 are each independently formula from the formula (R-1) ( R-15)
  • S 107 and S 110 each independently represents a single bond or an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms, and one or more —CH 2 in the alkylene group — May be substituted with —O—, —OCO— or —COO— so that the oxygen atom is not directly adjacent, but is a single bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (one of these alkylene groups or Two or more —CH 2 — may be substituted with —O— so that oxygen atoms are not directly adjacent to each other, and are particularly preferably a single bond.
  • R 108 , R 109 , R 111 and R 112 are each independently the above formulas (R-1) to (R-15), an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or 1 to carbon atoms.
  • 3 represents any one of an alkoxy group, a fluorine atom or a hydrogen atom
  • a 15 represents a 1,4-phenylene group, a 1,4-cyclohexylene group, a pyridine-2,5-diyl group, a pyrimidine-2,5- Diyl group, naphthalene-2,6-diyl group, indan-2,5-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group or 1,3-dioxane-2,5-diyl Represents a group, but the group may be unsubstituted or substituted with an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen (a fluoride
  • the polymerizable compounds represented by the general formula (VI-1) and the general formula (VI-2) are characterized by a mesogenic structure having two or three rings, and are represented by the general formula (I- By using together with the polymerizable compound 1), the compatibility with the liquid crystal composition can be further improved.
  • the content of the polymerizable compound represented by the general formula (VI-1) and the general formula (VI-2) is 0.01 to 5% by mass, and the lower limit of the content is preferably 0.02% by mass.
  • 2.% by mass is preferred, 0.4% by mass is preferred, 0.5% by mass is preferred, 0.55% by mass is preferred, and the upper limit of the content is preferably 4.5% by mass, preferably 4% by mass.
  • 5% by mass is preferable, 3% by mass is preferable, and 2.5% by mass 2% by mass is preferable, 1.5% by mass is preferable, 1% by mass is preferable, 0.95% by mass is preferable, 0.9% by mass is preferable, 0.85% by mass is preferable, and 0.8% by mass is preferable.
  • % By mass is preferable, 0.75% by mass is preferable, 0.7% by mass is preferable, 0.65% by mass is preferable, 0.6% by mass is preferable, and 0.55% by mass is preferable.
  • the compound represented by the general formula (VI-2) preferably contains one or more polymerizable compounds represented by the general formula (IV).
  • R 7 and R 8 each independently represent any one of the formulas (R-1) to (R-15), and X 1 to X 8 each independently represent a trifluoromethyl group, Represents a fluoromethoxy group, a fluorine atom or a hydrogen atom.
  • the structure of the biphenyl skeleton in general formula (IV) is more preferably formula (IV-11) to formula (IV-14), and particularly preferably formula (IV-11).
  • a polymerizable compound containing a skeleton represented by the formulas (IV-11) to (IV-14) has an optimum orientation regulating force after polymerization, and a good orientation state can be obtained.
  • the compound represented by the general formula (VI-2) is preferably a compound represented by the general formula (XX-1) to the general formula (XX-10), for example, from the formula (XX-1) to the formula (XX-4) is more preferable.
  • Sp xx represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms or —O— (CH 2 ) s — (wherein s represents an integer of 2 to 7) And an oxygen atom is bonded to the ring).
  • the hydrogen atom in the 1,4-phenylene group is further —F, —Cl, —CF 3 , —CH 3 , formula (R-1) To any one of formulas (R-15).
  • polymerizable compounds such as the formula (M31) to the formula (M48) are preferable.
  • polymerizable compounds such as formula (M301) to formula (M316) are also preferable.
  • the hydrogen atoms in the 1,4-phenylene group and naphthalene group in the formulas (M301) to (M316) may be further substituted with —F, —Cl, —CF 3 , or —CH 3 .
  • polymerizable compounds such as formula (VIa-1) to formula (VIa-31) are also preferable.
  • the liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy and containing the compound represented by general formula (i) of the present invention and the general formula (I-1) which is a polymerizable compound simultaneously has a low viscosity ( ⁇ ) and a low Since a rotational viscosity ( ⁇ 1 ) and a large elastic constant (K 33 ) can be obtained, a PSA mode or PSVA mode liquid crystal display element using this can achieve a high-speed response.
  • the antioxidant is preferably a hindered phenol represented by general formula (H-1) to general formula (H-4).
  • R H1 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or It represents an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, one -CH 2 present in the radical - or non-adjacent two or more -CH 2 - are each independently -O- or -S- In addition, one or two or more hydrogen atoms present in the group may be independently substituted with a fluorine atom or a chlorine atom.
  • alkyl group having 2 to 7 carbon atoms an alkoxyl group having 2 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 7 carbon atoms.
  • An alkyl group having 3 to 7 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms is more preferable.
  • M H4 is -CH 2 1, two or more of the alkylene group (the alkylene group having from 1 to 15 carbon atoms - as the oxygen atoms are not directly adjacent, - O—, —CO—, —COO—, —OCO— may be substituted.), —OCH 2 —, —CH 2 O—, —COO—, —OCO—, —CF 2 O—, — OCF 2 —, —CF 2 CF 2 —, —CH ⁇ CH—COO—, —CH ⁇ CH—OCO—, —COO—CH ⁇ CH—, —OCO—CH ⁇ CH—, —CH ⁇ CH—, — C ⁇ C—, a single bond, a 1,4-phenylene group (any hydrogen atom in the 1,4-phenylene group may be substituted with a fluorine atom) or a trans-1,4-cyclohexylene group.
  • an alkylene group having 1 to 14 carbon atoms In consideration of the viscosity, a large number of carbon atoms is preferable, but in consideration of the viscosity, the number of carbon atoms is preferably not too large. Therefore, the number of carbon atoms is more preferably 2 to 12, more preferably 3 to 10. 4 to 10 carbon atoms are more preferred, 5 to 10 carbon atoms are more preferred, and 6 to 10 carbon atoms are more preferred.
  • one or more non-adjacent —CH ⁇ in the 1,4-phenylene group may be substituted by —N ⁇ .
  • each hydrogen atom in the 1,4-phenylene group may be independently substituted with a fluorine atom or a chlorine atom.
  • general formula (H-1) to general formula (H-4) one or more non-adjacent —CH 2 — in the 1,4-cyclohexylene group is replaced by —O— or —S—. May be.
  • each hydrogen atom in the 1,4-cyclohexylene group may be independently substituted with a fluorine atom or a chlorine atom. More specifically, for example, the formulas (H-11) to (H-15) can be given.
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain 1 ppm by mass or more of an antioxidant, preferably 10 ppm by mass or more, preferably 20 ppm by mass or more, and more preferably 50 ppm by mass or more.
  • an antioxidant preferably 10 ppm by mass or more, preferably 20 ppm by mass or more, and more preferably 50 ppm by mass or more.
  • the upper limit of content of antioxidant is 10000 mass ppm, 1000 mass ppm is preferable, 500 mass ppm is preferable, and 100 mass ppm is preferable.
  • a i2 , Z i2 , n i2 and R i2 represent the same meaning as A i2 , Z i2 , n i2 and R i2 in the general formula (i)), and a general formula ( i-2)
  • X 1 and X 2 each independently represent a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, or a trifluoromethanesulfonyloxy group
  • a transition metal catalyst a transition metal catalyst
  • a copper catalyst a compound represented by an organic solvent.
  • X 1 is a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom , which represents a trifluoromethanesulfonyloxy group).
  • the organic solvent to be used may be any as long as the reaction can proceed suitably, but an ether solvent such as diethyl ether, diisopropyl ether or tetrahydrofuran, or N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide or Amide solvents such as N-methylpyrrolidinone are preferred, and tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide or N-methylpyrrolidinone is particularly preferred. Moreover, you may mix several solvent as needed.
  • an ether solvent such as diethyl ether, diisopropyl ether or tetrahydrofuran, or N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide or Amide solvents such as N-methylpyrrolidinone are preferred, and tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide or N-methylpyrrolidin
  • the reaction temperature may be any as long as the reaction can proceed suitably, but is preferably a temperature from room temperature to the reflux of the organic solvent, more preferably a temperature from 40 ° C. to the reflux of the organic solvent, 60 ° C. To the temperature at which the solvent is refluxed is particularly preferred.
  • the copper catalyst to be used may be any as long as the reaction can proceed suitably, but copper (I) chloride, copper (I) bromide or copper (I) iodide is preferred, and copper iodide (I More preferably,
  • Any transition metal catalyst may be used as long as it allows the reaction to proceed suitably. Tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), palladium (II) acetate, bis (triphenylphosphine) palladium dichloride Palladium such as (II), [1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene] palladium (II) dichloride or bis [di-tert-butyl (4-dimethylaminophenyl) phosphine] palladium (II) dichloride Transition metal catalysts or nickel-based transition metal catalysts are preferred, and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), palladium (II) acetate, bis [di-tert-butyl (4-dimethylaminophenyl) phosphine] palladium ( II) or dichloride [1,1′-bis (diphenylphosphine) )
  • phosphine-type ligand in order to accelerate
  • Any base can be used as long as it allows the reaction to proceed suitably.
  • Carbonates such as potassium, potassium hydrogen carbonate, sodium carbonate or cesium carbonate are preferred, and triethylamine and diisopropylamine are more preferred.
  • X 1 and X 2 in the general formula (i-2) are preferably different. Subsequently, the compound represented by the general formula (i-3) is converted to the general formula (i-4).
  • R i1, n i1 and R i1 are as defined A i1, n i1 and R i1 in the general formula (i), even R i3 and R i4 is independently a linear or A compound having 1 to 5 carbon atoms which may be branched) is reacted in the presence of a transition metal catalyst and a base in an organic solvent, to thereby give a compound represented by the general formula (i-5):
  • Organic solvent Any organic solvent may be used as long as it allows the reaction to proceed suitably.
  • Ether solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, 1,4-dioxane or tetrahydrofuran, hexane, heptane, toluene or xylene, etc.
  • hydrocarbon solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, 1,4-dioxane or tetrahydrofuran, hexane, heptane, toluene or xylene, etc.
  • hydrocarbon solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, 1,4-dioxane or tetrahydrofuran, hexane, heptane, toluene or xylene, etc.
  • hydrocarbon solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, 1,4-dio
  • the reaction temperature may be any temperature as long as the reaction proceeds suitably, but is preferably a temperature from room temperature to reflux of the organic solvent, more preferably from 40 ° C. to reflux of the organic solvent, 60 ° C. To the temperature until the organic solvent is refluxed is particularly preferred. Any transition metal catalyst may be used as long as it allows the reaction to proceed suitably.
  • phosphine-type ligand in order to accelerate
  • Any base can be used as long as it allows the reaction to proceed appropriately.
  • Alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, Carbonates such as cesium carbonate are preferable, and potassium carbonate or cesium carbonate is more preferable.
  • the compound represented by the general formula (i-5) can be obtained by reacting the compound represented by the general formula (i-5) with hydrogen gas in an organic solvent in the presence of a metal catalyst.
  • the organic solvent to be used may be any as long as it allows the reaction to proceed suitably, but ether solvents such as diisopropyl ether, diethyl ether, 1,4-dioxane or tetrahydrofuran, hexane, heptane, toluene or xylene, etc. Hydrocarbon solvents, alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol or butanol, and ester solvents such as ethyl acetate or butyl acetate are preferred, and tetrahydrofuran, hexane, heptane, toluene, ethanol or ethyl acetate are preferred. Moreover, it is also preferable to add acids, such as hydrochloric acid, acetic acid, or a sulfuric acid, as needed.
  • acids such as hydrochloric acid, acetic acid, or a sulfuric acid, as needed.
  • the reaction temperature may be any temperature that allows the reaction to proceed suitably, but is preferably 0 ° C. to 80 ° C., more preferably room temperature to 60 ° C.
  • the metal catalyst to be used may be any metal catalyst that allows the reaction to proceed suitably, but is preferably palladium carbon, ruthenium carbon, platinum black or platinum oxide, and more preferably palladium carbon.
  • the hydrogen pressure at the time of reaction may be any as long as it allows the reaction to proceed suitably, but is preferably from atmospheric pressure to 0.5 MPa, and more preferably from 0.2 MPa to 0.5 MPa.
  • a i1, Z i1, n i1 and R i1 are as defined A i1, Z i1, n i1 and R i1 in the general formula (i), Y are each independently a chlorine atom, a bromine atom And an iodine atom) is reacted with triphenylphosphine in an organic solvent or in the absence of a solvent to give a compound of the general formula (i-7)
  • a i1, Z i1, n i1 and R i1 are as defined A i1, Z i1, n i1 and R i1 in the general formula (i), Y are each independently a chlorine atom, a bromine atom Represents an iodine atom, and Ph represents a phenyl group.).
  • any organic solvent may be used as long as the reaction proceeds suitably, but a saturated hydrocarbon solvent such as hexane, heptane, cyclohexane or methylcyclohexane, aromatic such as toluene, xylene or mesitylene.
  • a saturated hydrocarbon solvent such as hexane, heptane, cyclohexane or methylcyclohexane, aromatic such as toluene, xylene or mesitylene.
  • Preferred solvents are ether solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran or 1,4-dioxane, and amide solvents such as N-methylpyrrolidinone such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide.
  • Hydrocarbon solvents or aromatic solvents are more preferable, and toluene and xylene are particularly preferable.
  • the reaction temperature may be any temperature as long as the reaction proceeds suitably, but the temperature from room temperature to the reflux of the organic solvent is preferred, and the temperature from 50 ° C. to the reflux of the organic solvent is more preferred. A temperature from 90 ° C. to the reflux of the organic solvent is particularly preferred.
  • a phosphorus ylide reagent is prepared by reacting the compound represented by general formula (i-7) with a base in an organic solvent, and then general formula (i-8).
  • a i1 , A i2 , Z i1 , Z i2 , R i1 , R i2 , n i2 and n i1 are A i1 , A i2 , Z i1 , Z i2 , R i1 , R in the general formula (i). i2 , n i2, and n i1 represent the same meaning).
  • Any organic solvent may be used as long as it allows the reaction to proceed suitably.
  • Ether solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran or 1,4-dioxane, hexane, heptane, cyclohexane, methylcyclohexane
  • Hydrocarbon solvents such as toluene and xylene are preferred, and tetrahydrofuran is preferred.
  • the reaction temperature may be any temperature as long as the reaction proceeds suitably, but is preferably ⁇ 60 ° C. to 20 ° C., and more preferably ⁇ 40 ° C. to 0 ° C.
  • the base to be used may be any as long as it allows the reaction to proceed suitably, but may be a hydroxide salt such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide or potassium tertiary butoxide.
  • Alkoxide reagents, butyllithium, secondary butyllithium or alkyllithium reagents such as tertiary butyllithium, preferably sodium hydride, potassium hydroxide, potassium tertiary butoxide, sodium hydride, butyllithium Further preferred.
  • the compound represented by the general formula (i-9) can be obtained by reacting the compound represented by the general formula (i-9) with hydrogen gas in the presence of a metal catalyst in an organic solvent.
  • Any organic solvent may be used as long as it allows the reaction to proceed suitably, but ether solvents such as diisopropyl ether, diethyl ether, 1,4-dioxane or tetrahydrofuran, hexane, heptane, toluene or xylene, etc.
  • Hydrocarbon solvents, alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol or butanol, and ester solvents such as ethyl acetate or butyl acetate are preferred, and tetrahydrofuran, hexane, heptane, toluene, ethanol or ethyl acetate are preferred.
  • acids such as hydrochloric acid, acetic acid, or a sulfuric acid, as needed.
  • the reaction temperature may be any temperature that allows the reaction to proceed suitably, but is preferably 0 ° C. to 80 ° C., more preferably room temperature to 60 ° C.
  • the metal catalyst to be used may be any metal catalyst that allows the reaction to proceed suitably, but is preferably palladium carbon, ruthenium carbon, platinum black or platinum oxide, and more preferably palladium carbon.
  • the hydrogen pressure at the time of reaction may be any as long as it allows the reaction to proceed suitably, but is preferably from atmospheric pressure to 0.5 MPa, and more preferably from 0.2 MPa to 0.5 MPa.
  • the liquid crystal display element using the liquid crystal composition of the present invention has no display defects or is suppressed and has excellent display quality and quick response speed.
  • FFS type FFS type
  • IPS type ECB type.
  • % in the compositions of the following Examples and Comparative Examples means “% by mass”.
  • the phase transition temperature was measured using a polarizing microscope equipped with a temperature control stage and a differential scanning calorimeter (DSC).
  • the measured characteristics are as follows.
  • T NI Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C) ⁇ n: Refractive index anisotropy at 25 ° C. ⁇ : Dielectric anisotropy at 25 ° C. ⁇ : Viscosity at 25 ° C. (mPa ⁇ s) ⁇ 1 : rotational viscosity at 25 ° C. (mPa ⁇ s) K 33 : Elastic constant at 25 ° C. K 33 (pN) Example 1 Production of 4-methyl-4 ′-[2- (4-methylphenyl) -1-ethyl] biphenyl (1-Ph-Ph-2-Ph-1)
  • step (1-1) 4-Bromo-4′-methyltolane (20.0 g), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (0.52 g) obtained in step (1-1) under a dry nitrogen atmosphere , THF (100 mL) and 2 mol / L potassium carbonate aqueous solution (75 mL) were mixed and heated to 60 ° C. While heating, a solution of 4-methylphenylboric acid (11.0 g) dissolved in THF (25 mL) was added dropwise, and the mixture was further stirred for 2 hours. The reaction mixture was ice-cooled, and water (400 mL) was added to precipitate the target compound.
  • the target compound was filtered and purified by silica gel column chromatography to obtain 4- (4-methylphenyl) -4′-methyltolane (21.3 g).
  • (1-3) 4- (4-Methylphenyl) -4′-methyltolane (21.3 g) obtained in step (1-2), 5 wt% palladium carbon (hydrated product) (1.1 g) and THF (300 mL) was charged into an autoclave reactor and stirred for 2 hours at room temperature under a hydrogen atmosphere (0.5 MPa). The reaction solution was filtered to remove the palladium catalyst, and then concentrated under reduced pressure.
  • Drop drop injection is a method for injecting the liquid crystal composition into the substrate when manufacturing a liquid crystal display element. ) Occurs when the law is carried out. Further, when 3500 ppm of the formula (IV-11-MM) was added as a polymerizable compound represented by the general formula (IV) to the liquid crystal compositions of Example 3 and Example 4, a PSA liquid crystal display device was produced. It was confirmed that a good alignment state was obtained, there were no display defects such as dripping marks, image sticking and display unevenness, and high transmittance and high-speed response.
  • a PSA liquid crystal display device was produced by adding 2000 ppm of the formula (M302) and 2000 ppm of the formula (IV-11-MM) as the polymerizable compounds to the liquid crystal compositions of Example 3 and Example 4. The condition was obtained, and it was confirmed that the transmittance was high and the response was fast.
  • Example 5 Example 5 (EX-5), Example 6 (EX-6) containing a compound of general formula (ia-1) and / or general formula (ib-1) and / or general formula (ib-2),
  • the liquid crystal compositions of Example 7 (EX-7) and Example 8 (EX-8) were prepared and their physical properties were measured.
  • the composition of the liquid crystal composition and the results of its physical properties are shown in Table 2.
  • these liquid crystal compositions have a large ⁇ n and a remarkably small ⁇ 1 / K 33 , it was confirmed that they are very useful as a liquid crystal composition for television with a high response speed.
  • a VA-type liquid crystal display element was actually manufactured, and it was confirmed that there were no display defects such as dripping marks, image sticking, and display unevenness.
  • the response speed was measured, a high-speed response of 3.7 msec was obtained when the cell thickness was 3.4 ⁇ m. Similar results were obtained when PSA type liquid crystal display elements were used as in Example 3 and Example 4.
  • Example 9 A liquid crystal composition of Example 9 (EX-9) containing the compounds of general formula (ia-1) and general formula (ib-1) was prepared, and the physical properties thereof were measured. The composition of the liquid crystal composition and the results of its physical property values are shown in Table 3.
  • these liquid crystal compositions have a large ⁇ n and a remarkably small ⁇ 1 / K 33 , it was confirmed that they are very useful as a liquid crystal composition for television with a high response speed.
  • a VA liquid crystal display element was actually manufactured and the response speed was measured, a high-speed response of 3.2 msec was obtained when the cell thickness was 2.9 ⁇ m.
  • excellent electro-optical characteristics were obtained when an FFS type liquid crystal display element was used.
  • Example 10 and Example 11 Liquid crystal compositions of Example 10 (EX-10) and Example 11 (EX-11) containing the compound of the general formula (ia-1) were prepared, and their physical property values were measured. Table 4 shows the composition of the liquid crystal composition and the results of its physical properties.
  • liquid crystal compositions have a large ⁇ n and a remarkably small ⁇ 1 / K 33 , it was confirmed that they are very useful as a liquid crystal composition for television with a high response speed.
  • ⁇ 1 / K 33 was about 10% smaller than the value of Example 11.
  • a VA-type liquid crystal display device was actually manufactured using the liquid crystal composition of EC-10 and EX-11, and the response speed was measured. When the cell thickness was 3.15 ⁇ m, high speeds of 3.2 msec and 3.5 msec were obtained. A response was obtained. Similarly, excellent electro-optical characteristics were obtained when an FFS type liquid crystal display element was used.
  • Example 12 and Example 13 confirmed that high VHR was obtained. It was confirmed that the liquid crystal display elements using the liquid crystal compositions of Example 12 and Example 13 were free from display defects such as dripping marks, image sticking, and display unevenness.
  • the liquid crystal composition of the present invention has a large refractive index anisotropy ( ⁇ n), a small rotational viscosity ( ⁇ 1 ), a large elastic constant (K 33 ), and a voltage holding ratio (VHR).
  • ⁇ n refractive index anisotropy
  • ⁇ 1 small rotational viscosity
  • K 33 large elastic constant
  • VHR voltage holding ratio

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Abstract

本発明は、一般式(i)で表される化合物を1種又は2種以上含有する誘電率異方性が負の液晶組成物であり、また、これを用いた液晶表示素子である。本発明が解決しようとする課題は、屈折率異方性(Δn)が大きく、回転粘性(γ)が小さく、弾性定数(K33)が大きく、更に、電圧保持率(VHR)が高く、負の誘電率異方性(Δε)を有する液晶組成物を提供し、更にこれを用いたときに滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がない又は抑制された、表示品位の優れた応答速度の速い液晶表示素子を提供することにある。

Description

ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
 本発明は液晶表示材料として有用な誘電率異方性(Δε)が負の値を示すネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子に関する。
 液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、家庭用各種電気機器、測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられている。液晶表示方式としては、その代表的なものにTN(捩れネマチック)型、STN(超捩れネマチック)型、DS(動的光散乱)型、GH(ゲスト・ホスト)型、IPS(インプレーンスイッチング)型、OCB(光学補償複屈折)型、ECB(電圧制御複屈折)型、VA(垂直配向)型、CSH(カラースーパーホメオトロピック)型、あるいはFLC(強誘電性液晶)等を挙げることができる。また駆動方式としてもスタティック駆動、マルチプレックス駆動、単純マトリックス方式、TFT(薄膜トランジスタ)やTFD(薄膜ダイオード)等により駆動されるアクティブマトリックス(AM)方式を挙げることができる。
 これらの表示方式において、IPS型、ECB型、VA型、あるいはCSH型等は、Δεが負の値を示す液晶材料を用いるという特徴を有する。これらの中で特にAM駆動によるVA型表示方式は、高速で広視野角の要求される表示素子、例えばテレビ等の用途に使用されている。
VA型等の表示方式に用いられるネマチック液晶組成物には、3Dないし高精細に対応した高速応答が要求される。すなわち、液晶組成物の回転粘性(γ)が小さく、弾性定数(K33)が大きく、これらから求められるγ/K33の値が十分に小さいことが重要である。
また、屈折率異方性(Δn)とセルギャップ(d)との積であるΔn×dの設定から、応答速度改良のための小さいセルギャップに合わせて、液晶材料のΔnを適当に大きな範囲に調節する必要がある。加えて、液晶組成物のγを小さく抑えることが要求される。
 これまでは、Δεが負でその絶対値の大きな化合物を種々検討することにより液晶組成物の特性が改良されてきた。
 Δεが負の液晶材料として、以下のような2,3-ジフルオロフェニレン骨格を有する液晶化合物(A)及び(B)(特許文献1参照)を用いた液晶組成物が開示されているが、十分に小さなγ/K33は得られていなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 また、Δεがほぼゼロな化合物の組み合わせとして、液晶化合物(N2)及び一般式(N3)で表される化合物を用いることによりγ/K33の値を小さくすることができるものの(特許文献2参照)、更なる応答速度の改良が求められていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、R及びRはそれぞれ独立して炭素原子数1から10のアルキル基を表し、環J,環F及び環Kはそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基を表す。)
 また、特許文献3において、(式1)で示される指数が大きい液晶材料を使用することでホメオトロピック液晶セルの応答速度を向上させることが開示されているが、十分とは言えるものではなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 以上のことから、高速応答が要求される液晶テレビに用いられる液晶組成物においては、ネマチック相-等方性液体相転移温度(TNI)が高く、屈折率異方性(Δn)を大きく、回転粘性(γ)を小さく、弾性定数(K33)を大きく、更に、電圧保持率(VHR)が高いことが重要であり、また、これを用いたときに滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の不良がない、表示品位の優れた応答速度の液晶表示素子が求められていた。
特開平8-104869号 特願2013-208201号 特開2006-301643号
 本発明が解決しようとする課題は、ネマチック相-等方性液体相転移温度(TNI)が高く、屈折率異方性(Δn)が大きく、回転粘性(γ)が小さく、弾性定数(K33)が大きく、更に、電圧保持率(VHR)が高く、負の誘電率異方性(Δε)を有する液晶組成物を提供し、更にこれを用いたときに滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がない又は抑制された、表示品位の優れた応答速度の速い液晶表示素子を提供することにある。
 本発明者は、特定の構造を有する液晶化合物を含有する液晶組成物により、前記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の液晶組成物は、一般式(i)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式中、Ri1及びRi2はそれぞれ独立して炭素原子数1から10のアルキル基を表し、Ri1及びRi2中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-COO-、-OCO-又は-CO-により置換されていても良く、また、Ri1及びRi2中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子又は塩素原子に置換されていても良く、
i1及びAi2はそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基から選ばれる基を表し、
i1及びZi2はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
i1及びni2はそれぞれ独立して0、1又は2を表し、ni1+ni2は1以上であるが、ni1が2であってAi1及びZi1が複数存在する場合は、複数のAi1は同一であっても異なっていてもよく、複数のZi1は同一であっても異なっていてもよく、また、ni2が2であってAi2及びZi2が複数存在する場合は、複数のAi2は同一であっても異なっていてもよく、複数のZi2は同一であっても異なっていてもよい。)
で表される化合物を1種又は2種以上含有する誘電率異方性が負の液晶組成物を提供し、また、これを用いた液晶表示素子を提供する。
 本発明の液晶組成物は、屈折率異方性(Δn)が大きく、回転粘性(γ)が小さく、弾性定数(K33)が大きく、更に、電圧保持率(VHR)が高く、負の誘電率異方性(Δε)を有し、更にこれを用いた液晶表示素子は、滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がない又は抑制された、表示品位の優れた応答速度の速いものである。
 本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物を1種又は2種以上含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 一般式(i)において、Ri1は粘度を低下させる為には、炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1~4のアルキル基又は炭素原子数2~4のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1~3のアルキル基であることが更に好ましく、炭素原子数1~2のアルキル基であることが更に好ましく、炭素原子数1のメチル基であることが特に好ましい。Ri2は粘度を低下させる為には、炭素原子数1~8のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数1~4のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数1~3のアルキル基であることが更に好ましく、炭素原子数1~2のアルキル基であることが更に好ましく、炭素原子数1のメチル基であることが特に好ましい。また、Ri1及びRi2は直鎖状であることが好ましい。更に詳述すると、γ/K33の値を小さくするためには、Ri1及びRi2のうち少なくともいずれか1つ以上がメチル基であることが好ましく、Ri2がメチル基を表すことがより好ましく、Ri1及びRi2が共にメチル基であることが特に好ましい。また、他の液晶成分との混和性を上昇させるためには、Ri1及びRi2が異なることが好ましい。
 Ai1及びAi2はそれぞれ独立して、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが好ましい。Ai1及びAi2はそれぞれ独立して、粘度を低下させる為にはトランス-1,4-シクロヘキシレン基、無置換の1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが好ましく、トランス-1,4-シクロヘキシレン基であることが更に好ましい。他の液晶成分との混和性を向上させる為には、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが好ましい。TNIを上昇させる為には、無置換の1,4-フェニレン基、無置換のナフタレン-2,6-ジイル基であることが好ましい。液晶表示素子とした際の長期信頼性を向上させるには窒素原子を含有しないことが好ましい。粘度、他の液晶成分との混和性、及びTNIをバランスよく向上させる観点からは、Ai1又はAi2の少なくとも1つ以上がトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、且つ、Ai1又はAi2の少なくとも1つ以上が無置換の1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが好ましい。より具体的には、ni1+ni2が1を表す場合、Ai1又はAi2のいずれかがトランス-1,4-シクロヘキシレン基又は無置換の1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが好ましく、無置換の1,4-フェニレン基であることが特に好ましい。ni1+ni2が2を表す場合、Ai1又はAi2のいずれか一方がトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、且つAi1又はAi2のいずれか一方が無置換の1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが好ましく、Ai1がトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、且つAi2が無置換の1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることがより好ましい。また、ni1+ni2が3を表す場合、Ai1又はAi2の少なくとも1つ以上がトランス-1,4-シクロヘキシレン基であることが好ましく、Ai1又はAi2の少なくとも1つ以上が2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが好ましい。
i1及びZi2はそれぞれ独立して、単結合、-OCH-、-CHO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-又は-CFCF-であることが好ましく、単結合、-CHO-、-CFO-、-CHCH-又は-CFCFが好ましく、単結合、-CHO-又は-CHCH-が更に好ましく、単結合が特に好ましい。
 ni1及びni2はそれぞれ独立して粘度を重視する場合には0又は1であることが好ましく、TNIを重視する場合には1又は2であることが好ましい。他の液晶成分との混和性を高くする為には、0又は1であることが好ましい。より詳細には、ni1が1又は2であり、ni2が0であることが好ましい。
 ni1+ni2については、粘度を重視する場合には1又は2であることが好ましく、TNIを重視する場合には3又は4であることが好ましく、3であることがより好ましく、他の液晶成分との混和性を高くするためには1又は2であることが好ましい。粘度、TNI、他の液晶成分との混和性をバランスよく向上させる観点からは、ni1+ni2は1又は2であることが好ましく、粘度をより小さくすることを重視する場合はni1+ni2は1であることが好ましく、TNI、Δnをより大きくすることを重視する場合はni1+ni2は1であることが好ましい。ni1+ni2が2である場合、ni1が2であり、ni2が0であることが好ましい。ni1+ni2が3である場合、ni1が2であり、ni2が1、又はni1が1であり、ni2が2であることが好ましい。ni1+ni2が4である場合、ni1が2であり、ni2が2であることが好ましく、ni1が3であり、ni2が1、又はni1が1であり、ni2が3であることが好ましい。
 好ましい化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 一般式(i)の中では以下の一般式(ia)~一般式(id)で表される各化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、Ri1、Ri2、Ai1及びAi2は各々独立して前記一般式(i)におけるRi1、Ri2、Ai1及びAi2と同じ意味を表し、Aid1及びAid2はそれぞれ独立して前記一般式(i)におけるAi1と同じ意味を表し、Xib1、Xib2、Xic1及びXic2はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表すが、Xib1及びXib2がともにフッ素原子を表すことはなく、Xic1及びXic2がともにフッ素原子を表すことはない。)
 一般式(ia)としては、以下の一般式(ia-1)及び一般式(ia-2)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式中、Ri1及びRi2はそれぞれ独立して前記一般式(i)における、Ri1及びRi2と同じ意味を表す。)
 特に、一般式(ia-1)が好ましい。
 一般式(ib)としては、以下の一般式(ib-1)~一般式(ib-3)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式中、Ri1及びRi2はそれぞれ独立して前記一般式(i)における、Ri1及びRi2と同じ意味を表す。)
 特に、一般式(ib-1)及び一般式(ib-2)が好ましい。
 一般式(ic)としては、以下の一般式(ic-1)~一般式(ic-3)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式中、Ri1及びRi2はそれぞれ独立して前記一般式(i)における、Ri1及びRi2と同じ意味を表す。)
 一般式(id)としては、以下の一般式(id-1)~一般式(id-4)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式中、Ri1及びRi2はそれぞれ独立して前記一般式(i)における、Ri1及びRi2と同じ意味を表す。)
 特に、一般式(id-1)、(id-2)及び(id-4)が好ましい。
 本発明の液晶組成物において一般式(i)で表される化合物の含有量が少ないとその効果が現れないため、組成物中に下限値として、1質量%(以下組成物中の%は質量%を表す。)以上含有することが好ましく、2%以上含有することが好ましく、3%以上含有することが好ましく、5%以上含有することが好ましく、8%以上含有することが好ましく、10%以上含有することが好ましい。又、含有量が多いと析出等の問題を引き起こすため、上限値としては、70%以下含有することが好ましく、60%以下含有することがより好ましく、50%以下含有することが好ましく、40%以下含有することが好ましく、35%以下含有することが好ましく、30%以下含有することが好ましく、28%以下含有することが好ましく、25%以下含有することが好ましく、23%以下含有することが好ましく、20%以下含有することが好ましく、18%以下含有することが好ましく、15%以下含有することが好ましく、13%以下含有することが好ましい。一般式(i)で表される化合物は1種のみで使用することもできるが、2種以上の化合物を同時に使用してもよい。
 一般式(i)で表される化合物を2種以上同時に使用する場合には、一般式(ib-1)及び/又は一般式(ib-2)で表される化合物から選択することが好ましい。
 なお、一般式(i)で表される化合物において、ヘテロ原子同士が直接結合する構造となることはない。
 本発明の液晶組成物は、更に、一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32はそれぞれ独立して炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
 AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置換されていてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)及び
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
 ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
 XN21は水素原子又はフッ素原子を表し、
 TN31は-CH-又は酸素原子を表し、
 nN11、nN12、nN21、nN22、nN31及びnN32はそれぞれ独立して0,1,2又は3を表すが、nN11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32はそれぞれ独立して1、2又は3であるが、nN11及び/又はnN12が2又は3であってAN11、AN12、ZN11、ZN12が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nN21及び/又はnN22が2又は3であってAN21、AN22、ZN21、ZN22が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nN31及び/又はnN32が2又は3であってAN31、AN32、ZN31、ZN32が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)
で表される化合物から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
 一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)で表される化合物は、Δεが負でその絶対値が3よりも大きな化合物であることが好ましい。
 一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシ基、炭素原子数2~8のアルケニル基又は炭素原子数2~8のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数1~5のアルコキシ基、炭素原子数2~5のアルケニル基又は炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数2~5のアルキル基又は炭素原子数2~3のアルケニル基が更に好ましく、炭素原子数3のアルケニル基(プロペニル基)が特に好ましい。
 また、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
 アルケニル基としては、式(R1)から式(R5)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32はそれぞれ独立してΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基を表すことがより好ましい。
 ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32はそれぞれ独立して-CHO-、-CFO-、-CHCH-、-CFCF-又は単結合を表すことが好ましく、-CHO-、-CHCH-又は単結合が更に好ましく、-CHO-又は単結合が特に好ましい。
 XN21はフッ素原子が好ましい。
 TN31は酸素原子が好ましい。
 nN11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32は1又は2が好ましく、nN11が1でありnN12が0である組み合わせ、nN11が2でありnN12が0である組み合わせ、nN11が1でありnN12が1である組み合わせ、nN11が2でありnN12が1である組み合わせ、nN21が1でありnN22が0である組み合わせ、nN21が2でありnN22が0である組み合わせ、nN31が1でありnN32が0である組み合わせ、nN31が2でありnN32が0である組み合わせ、が好ましい。
 本発明の組成物の総量に対しての式(N-1)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%である。
 本発明の組成物の総量に対しての式(N-2)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%である。
 本発明の組成物の総量に対しての式(N-3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%であり、20%である。
 本発明の組成物の総量に対しての一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)の含有量の総量が10から90質量%であることが好ましく、20から80質量%が更に好ましく、30から70質量%が特に好ましい。
 本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。さらに、本発明の組成物のTNIを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値が低く上限値が低いことが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高く上限値が高いことが好ましい。
 一般式(N-1)で表される化合物は、AN11がトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基であり、ZN11が-OCH-、-CHO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-、-CFCF-又は単結合であり、nN11が1,2又は3を表し、nN12が0である。
 一般式(N-1)で表される化合物は、一般式(II)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(式中、R及びRは、それぞれ独立して炭素原子数1から10のアルキル基、炭素原子数1から10のアルコキシル基、炭素原子数2から10のアルケニル基又は炭素原子数2から10のアルケニルオキシ基を表し、R及びR中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-O-及び/又は-S-に置換されても良い。A及びBは、それぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表す。pは、0、1又は2を表す。Zは、-OCH-、-CHO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-、-CFCF-又は単結合を表す。)
一般式(II)中のR及びRは、それぞれ独立的に直鎖状の炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシル基、炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基であることが更に好ましく、Rは炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から5のアルケニル基、Rは炭素原子数1から5のアルコキシル基であることが特に好ましい。
 一般式(II)中のA及びBは、それぞれ独立的にトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基又は2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基であることが更に好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基であることが特に好ましい。
 式中のpは、それぞれ独立的に0又は1であることが更に好ましい。
 式中のZは、-CHO-、-CFO-、-CHCH-又は単結合であることが更に好ましく、-CHO-又は単結合であることが特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、一般式(II)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましく、2種から10種含有することが好ましい。
 一般式(II)で表される化合物は、一般式(II-A1)から一般式(II-A5)及び一般式(II-B1)から一般式(II-B5)であることが好ましく、一般式(II-A1)から一般式(II-A5)の化合物であることが更に好ましく、一般式(II-A1)又は一般式(II-A3)の化合物であることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
式中、R及びRは、それぞれ独立的に炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から5のアルケニル基を表す。
 一般式(II)で表される化合物は、以下の一般式(II-C1)~(II-C8)で表される化合物であることが好ましく、一般式(II-C1)であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式中、Rc1及びRc2はそれぞれ独立して炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシ基、炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数2~5のアルケニルオキシ基を表す。 
また、一般式(N-1)で表される化合物は、AN11及びAN12がトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基であり、ZN11及びZN12が-OCH-、-CHO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-、-CFCF-又は単結合であり、nN11及びnN12が1又は2であることが好ましい。
 一般式(N-1)で表される化合物は、一般式(V)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(式中、Rv1及びRv2は、それぞれ独立して炭素原子数1から10のアルキル基、炭素原子数1から10のアルコキシル基、炭素原子数2から10のアルケニル基又は炭素原子数2から10のアルケニルオキシ基を表し、Rv1及びRv2中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-O-及び/又は-S-に置換されても良い。Av1及びAv2は、それぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表す。nv1は、0、1又は2を表す。Zv1は、-OCH-、-CHO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-、-CFCF-又は単結合を表す。Xv1、Xv2、Xv3及びXv4は水素原子又はフッ素原子を表すが、Xv1及びXv2、又はXv3及びXv4のうちの少なくとも一方の組み合わせはともにフッ素原子を表す。ただし、一般式(II)で表される化合物を除く。)
 一般式(V)としては、下記一般式(V-1)~一般式(V-10)を表すことが好ましく、一般式(V-1)、一般式(V-3)、一般式(V-4)及び一般式(V-11)を表すことがより好ましく、一般式(V-1)及び一般式(V-11)を表すことがより好ましい。本発明の液晶組成物は、一般式(V-1)で表される化合物を必ず含有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式中、Rv3及びRv4はそれぞれ独立して炭素原子数1から8のアルキル基、炭素原子数1から8のアルコキシル基、炭素原子数2から8のアルケニル基又は炭素原子数2から8のアルケニルオキシル基を表す。)
 Rv3及びRv4の組み合わせは特に限定されないが、両方がアルキル基を表すもの、両方がアルケニル基を表すもの、いずれか一方がアルキル基を表し、他方がアルケニル基を表すもの、いずれか一方がアルキル基をあらわし、他方がアルコキシを表すもの、及びいずれか一方がアルキル基をあらわし、他方がアルケニルオキシ基を表すものであることが好ましく、両方がアルキル基を表すもの、及び両方がアルケニル基を表すものであることがより好ましい。
 本発明の液晶組成物は、更に、一般式(L)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(式中、RL1及びRL2はそれぞれ独立して炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
 nL1は0、1、2又は3を表し、
 AL1、AL2及びAL3はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置換されていてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)及び
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
 ZL1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
 nL1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良いが、一般式(i)で表される化合物、一般式(N-1)、一般式(N-2)及び一般式(N-3)で表される化合物を除く。)
で表される化合物から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
 一般式(L)で表される化合物は単独で用いてもよいが、組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの所望の性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類であり、6種類であり、7種類であり、8種類であり、9種類であり、10種類以上である。
 本発明の組成物において、一般式(L)で表される化合物の含有量は、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率、プロセス適合性、滴下痕、焼き付き、誘電率異方性などの求められる性能に応じて適宜調整する必要がある。
 本発明の組成物の総量に対しての式(L)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、10%であり、20%であり、30%であり、40%であり、50%であり、55%であり、60%であり、65%であり、70%であり、75%であり、80%である。好ましい含有量の上限値は、95%であり、85%であり、75%であり、65%であり、55%であり、45%であり、35%であり、25%である。
 本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。さらに、本発明の組成物のTNIを高く保ち、温度安定性の良い組成物が必要な場合は上記の下限値が高く上限値が高いことが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を低く上限値が低いことが好ましい。
 信頼性を重視する場合にはRL1及びRL2はともにアルキル基であることが好ましく、化合物の揮発性を低減させることを重視する場合にはアルコキシ基であることが好ましく、粘性の低下を重視する場合には少なくとも一方はアルケニル基であることが好ましい。
 RL1及びRL2は、それが結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。ネマチック相を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
 アルケニル基としては、式(R1)から式(R5)のいずれかで表される基から選ばれることが好ましい。(各式中の黒点は環構造中の炭素原子を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 nL1は応答速度を重視する場合には0が好ましく、ネマチック相の上限温度を改善するためには2又は3が好ましく、これらのバランスをとるためには1が好ましい。また、組成物として求められる特性を満たすためには異なる値の化合物を組み合わせることが好ましい。
 AL1、AL2及びAL3はΔnを大きくすることが求められる場合には芳香族であることが好ましく、応答速度を改善するためには脂肪族であることが好ましく、それぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことが好ましく、下記の構造を表すことがより好ましく、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基を表すことがより好ましい。
 ZL1及びZL2は応答速度を重視する場合には単結合であることが好ましい。
 一般式(L)で表される化合物として、以下の一般式(III-A)から一般式(III-K)で表される化合物群から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有し、その含有量が液晶組成物の総量に対して、1質量%から60質量%であることが好ましく、10質量%から50質量%であることが好ましく、20質量%から50質量%であることが好ましく、20質量%から40質量%であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
(式中、Rは、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から5のアルケニル基、Rは、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシル基、炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基を表す。但し、一般式(III-A)で表される化合物において、式(I)で表される化合物と同一の化合物は含まない。)
一般式(L)としては、一般式(III-A)、一般式(III-D)、一般式(III-F)、一般式(III-G)及び一般式(III-H)から選ばれる化合物であることが好ましく、一般式(III-A)、一般式(III-F)、一般式(III-G)及び一般式(III-H)から選ばれる化合物であることが更に好ましく、一般式(III-A)、一般式(III-G)及び一般式(III-H)から選ばれる化合物であることが更に好ましく、一般式(III-A)、一般式(III-F)及び一般式(III-H)から選ばれる化合物であることも好ましい。更に詳述すると、大きなΔnが求められる場合には、一般式(III-F)、一般式(III-H)及び一般式(III-K)から選ばれる化合物であることが好ましい。
また、一般式(III-D)、一般式(III-G)及び一般式(III-H)で表される化合物においては、Rは炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から5のアルケニル基、Rは炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から5のアルコキシ基であることが好ましく、Rは炭素原子数2から5のアルケニル基であることが更に好ましく、炭素原子数2又は3のアルケニル基であることが更に好ましく、一般式(III-F)で表される化合物においては、R及びRはそれぞれ独立的に炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数2から5のアルケニル基であることが好ましい。
一般式(L)で表される化合物の好ましい具体的な例として、以下のようなものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
(式中、Rは、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシル基、炭素原子数2から5のアルケニル基、炭素原子数2から5のアルケニルオキシ基を表す。)
また、一般式(L)で表される化合物として、一般式(N-001)で表される化合物を1種又は2種以上含有しても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
(式中、RN1及びRN2はそれぞれ独立的に炭素原子数1から8のアルキル基、炭素原子数1から8のアルコキシル基、炭素原子数2から8のアルケニル基又は炭素原子数2から8のアルケニルオキシル基を表し、L及びLはそれぞれ独立的に水素原子、フッ素原子、CH又はCFを表す。ただし、L及びLの両方がフッ素原子を表すものを除く。)
 RN1及びRN2は、炭素原子数1から5のアルキル基を表すことが好ましい。
 本発明の液晶組成物は、一般式(i)、一般式(II-A1)及び一般式(III-A)の化合物を同時に含有することが好ましく、一般式(i)、一般式(II-A3)及び一般式(III-A)の化合物を同時に含有することが好ましく、一般式(i)、一般式(II-B1)及び一般式(III-A)の化合物を同時に含有することが好ましく、一般式(i)、一般式(II-B2)及び一般式(III-A)の化合物を同時に含有することが好ましく、一般式(i)、一般式(II-B3)及び一般式(III-A)の化合物を同時に含有することが好ましく、一般式(i)、一般式(II-B4)、及び一般式(III-A)の化合物を同時に含有することが好ましいが、一般式(i)、一般式(II-A1)及び一般式(III-A)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、一般式(i)、一般式(II-A3)及び一般式(III-A)の化合物を同時に含有することが更に好ましく、一般式(i)、一般式(II-A1)、一般式(II-A3)及び一般式(III-A)の化合物を同時に含有することが特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物と、一般式(N-1)、一般式(N-2)及び一般式(N-3)で表される化合物から選ばれる化合物と、一般式(L)で表される化合物の合計の含有量が、50から100質量%であることが好ましく、55~100質量%であることが更に好ましく、60~100質量%であることが更に好ましく、65~100質量%であることが更に好ましく、70~100質量%であることが更に好ましく、75~100質量%であることが特に好ましい。より詳述すると、本発明の液晶組成物は、一般式(i)、一般式(II)及び一般式(III-A)から一般式(III-J)で表される化合物の含有量の合計が、85から100質量%が好ましく、90から100質量%がより好ましく、一般式(i)、一般式(II)、一般式(III-A)から一般式(III-J)及び一般式(V-1)で表される化合物の含有量の合計が、90から100質量%が更に好ましく、95から100質量%が特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、一般式(i)で表される化合物と、一般式(N-1)、一般式(N-2)及び一般式(N-3)で表される化合物から選ばれる化合物の合計の含有量が組成物中に下限値として、30質量%(以下組成物中の%は質量%を表す。)以上含有することが好ましく、35%以上含有することが好ましく、40%以上含有することが好ましく、45%以上含有することが好ましく、50%以上含有することが好ましく、55%以上含有することが好ましく、60%以上含有することが好ましく、65%以上含有することが好ましく、70%以上含有することが好ましく、75%以上含有することが好ましく、78%以上含有することが好ましく、80%以上含有することが好ましく、83%以上含有することが好ましく、85%以上含有することが好ましく、90%以上含有することが好ましく、91%以上含有することが好ましい。また、上限値として、 100%以下含有することが好ましく、99%以下含有することが好ましく、95%以下含有することが好ましく、90%以下含有することが好ましく、85%以下含有することが好ましく、80%以下含有することが好ましく、75%以下含有することが好ましく、70%以下含有することが好ましく、65%以下含有することが好ましく、60%以下含有することが好ましく、55%以下含有することが好ましく、50%以下含有することが好ましい。
 本願発明の組成物は、分子内に過酸(-CO-OO-)構造等の酸素原子同士が結合した構造を持つ化合物を含有しないことが好ましい。
 組成物の信頼性及び長期安定性を重視する場合にはカルボニル基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して5%以下とすることが好ましく、3%以下とすることがより好ましく、1%以下とすることが更に好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
 UV照射による安定性を重視する場合、塩素原子が置換している化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して15%以下とすることが好ましく、10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
 分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を多くすることが好ましく、分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して80%以上とすることが好ましく、90%以上とすることがより好ましく、95%以上とすることが更に好ましく、実質的に分子内の環構造がすべて6員環である化合物のみで組成物を構成することが最も好ましい。
 組成物の酸化による劣化を抑えるためには、環構造としてシクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、シクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
 粘度の改善及びTNIの改善を重視する場合には、水素原子がハロゲンに置換されていてもよい2-メチルベンゼン-1,4-ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を少なくすることが好ましく、前記2-メチルベンゼン-1,4-ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
 本願において実質的に含有しないとは、意図せずに含有する物を除いて含有しないという意味である。
 本発明の第一実施形態の組成物に含有される化合物が、側鎖としてアルケニル基を有する場合、前記アルケニル基がシクロヘキサンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は2~5であることが好ましく、前記アルケニル基がベンゼンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は4~5であることが好ましく、前記アルケニル基の不飽和結合とベンゼンは直接結合していないことが好ましい。 本発明の液晶組成物は、25℃における誘電率異方性(Δε)が-2.0から-8.0であるが、-2.0から-6.0が好ましく、-2.0から-5.0がより好ましく、-2.5から-4.0が特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、25℃における屈折率異方性(Δn)が0.08から0.14であるが、0.09から0.13がより好ましく、0.09から0.12が特に好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は0.10から0.13であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は0.08から0.10であることが好ましい。
 本発明の液晶組成物は、25℃における粘度(η)が10から50mPa・sであるが、10から45mPa・sであることがより好ましく、10から40mPa・sであることが特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、25℃における回転粘性(γ)が60から200mPa・sであるが、60から180mPa・sであることがより好ましく、70から170mPa・sであることが特に好ましい。
 本発明の液晶組成物は、ネマチック相-等方性液体相転移温度(TNI)が60℃から120℃であるが、70℃から110℃がより好ましく、72℃から105℃が特に好ましい。
本発明の液晶組成物は、弾性定数(K33)が10.0から20.0であるが、11.0から19.0がより好ましく、11.0から18.0が特に好ましい。弾性定数(K33)の下限値について詳述すると、11.0が好ましいが、11.5が好ましく、12.0が好ましく、12.5が好ましく、13.0が好ましく、13.5が好ましく、14.0が好ましく、14.5が好ましく、15.0が好ましく、15.5が好ましい。
 本発明の液晶組成物は、上述の化合物以外に、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤、重合性モノマー又は光安定剤(HALS)等を含有しても良い。
 例えば、重合性モノマーとしてビフェニル誘導体、ターフェニル誘導体などの重合性化合物を1種又は2種以上含有することが好ましく、本発明の組成物の総量に対して重合性化合物を0.01質量%から2質量%含有することが好ましい。更に詳述すると、本発明の液晶組成物に、一般式(VI)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
(式中、ZVI1は水素原子、炭素原子数1から12のアルキル基、炭素原子数1から12のアルコキシ基又はPVI2-SVI2-を表し、RVI1は、PVI1-SVI1-を表し、PVI1及びPVI2はそれぞれ独立して、式(R-1)から式(R-15)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
から選ばれる基を表し、
VI1及びSVI2は、それぞれ独立して、単結合又は炭素数1~15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-OCO-又は-COO-で置換されても良く、
VI1は1から3の整数を表し、nVI2は1から3の整数を表し、mVI1は0から4の整数を表し、
VI1は、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、インダン-2,5-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、又はフェナントレン-2,7-ジイル基から選択される2価の環状基を表すが、nVI1が2又は3を表す場合、及び/又はmVI1が0を表しnVI2が2又は3を表す場合、上記2価の環状基の任意の位置にさらに結合手を有し、
VI2は、それぞれ独立して、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、インダン-2,5-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、又はフェナントレン-2,7-ジイル基から選択される2価の環状基を表すが、nVI2が2又は3を表す場合、ZVI1が連結するMVI2は、上記2価の環状基の任意の位置にさらに結合手を有し(Zが連結しないMVI2は、それぞれ独立して、上記2価の環状基から選択される。)、
VI1及び存在するMVI2の少なくとも1つ以上の環状基は1つ以上の炭素原子数1~12のアルキル基、炭素原子数1~12のアルコキシ基、ハロゲンで置換されていても良く、
VI1は、単結合、-O-、-S-、-CH-、-OCH-、-CHO-、-CO-、-C-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH-、-CHOCOO-、-OCHCHO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-SCH-、-CHS-、-CH=CR-COO-、-CH=CR-OCO-、-COO-CR=CH-、-OCO-CR=CH-、-COO-CR=CH-COO-、-COO-CR=CH-OCO-、-OCO-CR=CH-COO-、-OCO-CR=CH-OCO-、-(CH-C(=O)-O-、-(CH-O-(C=O)-、-O-(C=O)-(CH-、-(C=O)-O-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF-、-CFO-、-OCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-又は-C≡C-(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、Yは1~4の整数を表す。)であり、
VI1、ZVI1、LVI1及びMVI2が複数存在する場合は、それぞれ、同一であっても異なっていても良い。)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
式中、ZVI1はPVI2-SVI2-を表すことが好ましい。
式中、RVI1はPVI1-SVI1-を表し、PVI1及びPVI2は、それぞれ独立して、前記式(R-1)又は式(R-2)であることが好ましい。
 式中、SVI1及びSVI2は、単結合又は炭素原子数1から6のアルキレン基が好ましく、単結合であることが更に好ましい。液晶組成物との溶解性を重視する場合は、炭素原子数1から6のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数1から3のアルキレン基であることが更に好ましく、炭素原子数1から2のアルキレン基であることが更に好ましく、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-OCO-又は-COO-で置換されても良い。また、存在するSVI1及びSVI2の内、少なくとも1つは単結合であるが、存在するSVI1及びSVI2の全てが単結合であることが好ましい。
 式中、nVI1は1から2の整数であることが好ましく、nVI2は1から2の整数であることが好ましい。なお、nVI1+nVI2は1から5の整数であることが好ましく、1から4の整数であることが好ましく、1から3の整数であることが好ましく、2から3の整数であることが更に好ましい。
 式中、mVI1は1から3の整数であることが好ましく、重合速度を重視する場合にはmVI1は2から4の整数であることが好ましく、mVI1は2又は3であることがより好ましく、液晶組成物との相溶性を重視する場合にはmVI1は0から2の整数であることが好ましい。従って、重合速度と相溶性を両立するためには、mVI1は2であることが特に好ましい。
 式中、MVI1は1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基から選択される2価の環状基が好ましく、nVI1が2又は3を表す場合、及び/又はmVI1が0を表しnVI2が2又は3を表す場合、上記2価の環状基の任意の位置にさらに結合手を有する。
 式中、MVI2は1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基から選択される2価の環状基が好ましく、nVI2が2又は3を表す場合、ZVI1が連結するMVI2は、上記2価の環状基の任意の位置にさらに結合手を有するが、ZVI1が連結しないMVI2は、それぞれ独立して、上記2価の環状基から選択される。
 式中、MVI1及び存在するMVI2の少なくとも1つ以上の環状基は1つ以上の炭素原子数1~12のアルキル基、炭素原子数1~12のアルコキシ基、ハロゲンで置換されていても良く、該アルキル基又はアルコキシ基は炭素原子数1から6のアルキル基又はアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基又はアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数1から4のアルキル基又はアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数1から3のアルキル基又はアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数1から2のアルキル基又はアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数1のアルキル基又はアルコキシ基であることが特に好ましい。
 LVI1は、単結合、-OCH-、-CHO-、-C-、-COO-、-OCO-、-CH=CR-COO-、-CH=CR-OCO-、-COO-CR=CH-、-OCO-CR=CH-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-COO-(CH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-又は-C≡C-(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~3のアルキル基を表し、前記式中、Yは1~4の整数を表す。)が好ましく、単結合、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-COO-(CH-又は-C≡C-がより好ましく、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH-COO-又は-OCO-(CH-が更に好ましく、-(CH-COO-又は-OCO-(CH-が特に好ましい。
 一般式(VI)で表される重合性化合物として、具体的には、以下の一般式(VI-1)及び一般式(VI―2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
で表される重合性化合物で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
 式中、R107は、P107-S107-を表し、R110は、P110-S110-を表し、P107及びP110は、それぞれ独立的に上記式(R-1)から式(R-15)のいずれかを表し、S107及びS110は、それぞれ独立的に単結合又は炭素数1~15のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-OCO-又は-COO-で置換されて良いが、単結合又は炭素数1~6のアルキレン基(該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-で置換されて良い。)であることが好ましく、単結合であることが特に好ましい。
式中、R108、R109、R111及びR112は、それぞれ独立的に上記式(R-1)から式(R-15)、炭素原子数1から3のアルキル基、炭素原子数1から3のアルコキシ基、フッ素原子又は水素原子のいずれかを表し、A15は、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、インダン-2,5-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基を表すが、基は無置換であるか又は炭素原子数1から12のアルキル基、ハロゲン(フッ素原子、塩素原子)、シアノ基又はニトロ基で置換されていても良く、L15は単結合、-OCH-、-CHO-、-C-、-COO-、-OCO-、-CH=CR-COO-、-CH=CR-OCO-、-COO-CR=CH-、-OCO-CR=CH-、-(CH-COO-、-(CH-OCO-、-OCO-(CH-、-COO-(CH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-又は-C≡C-(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1から3のアルキル基を表し、前記式中、Yは1から4の整数を表す。)を表す。
式中、X15、X16、X17及びX18は、それぞれ独立的に水素原子、炭素原子数1から3のアルキル基又はフッ素原子を表す。
 一般式(VI-1)及び一般式(VI-2)で表される重合性化合物は、2つ又は3つの環を有するメソゲン構造であることに特徴があり、本発明の一般式(I-1)の重合性化合物に併用することで液晶組成物との相溶性を更に向上させることができる。
 一般式(VI-1)及び一般式(VI-2)で表される重合性化合物の含有量は、0.01から5質量%含有するが、含有量の下限は0.02質量%が好ましく、0.03質量%が好ましく、0.04質量%が好ましく、0.05質量%が好ましく、0.06質量%が好ましく、0.07質量%が好ましく、0.08質量%が好ましく、0.09質量%が好ましく、0.1質量%が好ましく、0.15質量%が好ましく、0.2質量%が好ましく、0.25質量%が好ましく、0.3質量%が好ましく、0.35質量%が好ましく、0.4質量%が好ましく、0.5質量%が好ましく、0.55質量%が好ましく、含有量の上限は4.5質量%が好ましく、4質量%が好ましく、3.5質量%が好ましく、3質量%が好ましく、2.5質量%が好ましく、2質量%が好ましく、1.5質量%が好ましく、1質量%が好ましく、0.95質量%が好ましく、0.9質量%が好ましく、0.85質量%が好ましく、0.8質量%が好ましく、0.75質量%が好ましく、0.7質量%が好ましく、0.65質量%が好ましく、0.6質量%が好ましく、0.55質量%が好ましい。
 一般式(VI-2)で表される化合物として、一般式(IV)で表される重合性化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 式中、R及びRは、それぞれ独立的に式(R-1)から式(R-15)のいずれかを表し、XからXは、それぞれ独立的にトリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、フッ素原子又は水素原子を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 一般式(IV)におけるビフェニル骨格の構造は、式(IV-11)から式(IV-14)であることが更に好ましく、式(IV-11)であることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 式(IV-11)から式(IV-14)で表される骨格を含む重合性化合物は重合後の配向規制力が最適であり、良好な配向状態が得られる。
 一般式(VI-2)で表される化合物は、具体的には、例えば式(XX-1)から一般式(XX-10)で表される化合物が好ましく、式(XX-1)から式(XX-4)が更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 式(XX-1)から一般式(XX-10)中、Spxxは炭素原子数1~8のアルキレン基又は-O-(CH-(式中、sは2から7の整数を表し、酸素原子は環に結合するものとする。)を表す。
 式(XX-1)から一般式(XX-10)中、1,4-フェニレン基中の水素原子は、更に、-F、-Cl、-CF、-CH、式(R-1)から式(R-15)のいずれかによって置換されていても良い。
 また、一般式(VI-1)で表される化合物として、例えば、式(M31)から式(M48)のような重合性化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 また、式(M301)から式(M316)のような重合性化合物も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
式(M301)から式(M316)中の1,4-フェニレン基及びナフタレン基中の水素原子は、更に、-F、-Cl、-CF、-CHによって置換されていても良い。
 また、式(VIa-1)~式(VIa-31)のような重合性化合物も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 本発明の一般式(i)で表される化合物と重合性化合物である一般式(I-1)を同時に含有する誘電率異方性が負の液晶組成物は、低い粘度(η)、低い回転粘性(γ)及び大きな弾性定数(K33)が得られるため、これを用いたPSAモード又はPSVAモードの液晶表示素子は高速応答が実現できる。
また、酸化防止剤は、一般式(H-1)から一般式(H-4)で表されるヒンダードフェノールが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
一般式(H-1)から一般式(H-4)中、RH1は炭素原子数1から10のアルキル基、炭素原子数1から10のアルコキシル基、炭素原子数2から10のアルケニル基又は炭素原子数2から10のアルケニルオキシ基を表すが、基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立的に-O-又は-S-に置換されても良く、また、基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されても良い。更に具体的には、炭素原子数2から7のアルキル基、炭素原子数2から7のアルコキシル基、炭素原子数2から7のアルケニル基又は炭素原子数2から7のアルケニルオキシ基であることが好ましく、炭素原子数3から7のアルキル基又は炭素原子数2から7のアルケニル基であることが更に好ましい。
一般式(H-4)中、MH4は炭素原子数1から15のアルキレン基(該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-に置換されていても良い。)、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-CFO-、-OCF-、-CFCF-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-C≡C-、単結合、1,4-フェニレン基(1,4-フェニレン基中の任意の水素原子はフッ素原子により置換されていても良い。)又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表すが、炭素原子数1から14のアルキレン基であることが好ましく、揮発性を考慮すると炭素原子数は大きい数値が好ましいが、粘度を考慮すると炭素原子数は大き過ぎない方が好ましいことから、炭素原子数2から12が更に好ましく、炭素原子数3から10が更に好ましく、炭素原子数4から10が更に好ましく、炭素原子数5から10が更に好ましく、炭素原子数6から10が更に好ましい。
一般式(H-1)から一般式(H-4)中、1,4-フェニレン基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=によって置換されていても良い。また、1,4-フェニレン基中の水素原子はそれぞれ独立的に、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
一般式(H-1)から一般式(H-4)中、1,4-シクロヘキシレン基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-は-O-又は-S-によって置換されていても良い。また、1,4-シクロヘキシレン基中の水素原子はそれぞれ独立的に、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
更に具体的には、例えば、式(H-11)から式(H-15)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
本発明の液晶組成物は、酸化防止剤を1質量ppm以上含有しても良いが、10質量ppm以上が好ましく、20質量ppm以上が好ましく、50質量ppm以上が好ましい。酸化防止剤の含有量の上限は10000質量ppmであるが、1000質量ppmが好ましく、500質量ppmが好ましく、100質量ppmが好ましい。
 本発明において、一般式(i)で表される化合物は、以下のようにして製造することができる。勿論本発明の趣旨及び適用範囲は、これら製造例により制限されるものではない。
(製法1)
 一般式(i-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
(式中、Ai2、Zi2、ni2及びRi2は一般式(i)におけるAi2、Zi2、ni2及びRi2と同じ意味を表す。)で表される化合物と、一般式(i-2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
(式中、X及びXはそれぞれ独立して塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基を表す。)で表される化合物を、有機溶媒中において遷移金属触媒、銅触媒及び塩基の存在下反応させることで、一般式(i-3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
(式中、Ai2、Zi2、ni2及びRi2は一般式(i)におけるAi2、Zi2、ni2及びRi2と同じ意味を表し、Xは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基を表す。)で表される化合物を得ることが出来る。
 使用する有機溶媒としては、反応を好適に進行させることが出来ればいずれでも構わないが、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル又はテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒又はN,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド又はN-メチルピロリジノン等のアミド系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド又はN-メチルピロリジノンが特に好ましい。また、必要に応じて複数の溶媒を混合してもよい。
 反応温度は、反応を好適に進行させることが出来ればいずれでも構わないが、室温から有機溶媒が還流するまでの温度が好ましく、40℃から有機溶媒が還流するまでの温度が更に好ましく、60℃から溶媒が還流するまでの温度が特に好ましい。
 使用する銅触媒としては、反応を好適に進行させることが出来ればいずれでも構わないが、塩化銅(I)、臭化銅(I)又はヨウ化銅(I)が好ましく、ヨウ化銅(I)であることが更に好ましい。
 使用する遷移金属触媒としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、二塩化[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)又は二塩化ビス[ジ-tert-ブチル(4-ジメチルアミノフェニル)ホスフィン]パラジウム(II)等のパラジウム系遷移金属触媒又はニッケル系遷移金属触媒が好ましく、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、二塩化ビス[ジ-tert-ブチル(4-ジメチルアミノフェニル)ホスフィン]パラジウム(II)又は二塩化[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)が更に好ましい。また、反応の進行を促進するため、必要に応じてホスフィン系配位子を加えても良い。
使用する塩基としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、アンモニア水溶液、トリエチルアミン又はジイソプロピルアミン等のアミン系試薬、ピリジン又は2,6-ジメチルピリジン等のピリジン系試薬、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸セシウム等の炭酸塩が好ましく、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミンが更に好ましい。
 目的とする一般式(i-3)で表される化合物を効率よく得るためには、一般式(i-2)におけるX及びXが異なることが好ましい。
続いて、一般式(i-3)で表される化合物を、一般式(i-4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
(式中、Ai1、ni1及びRi1は一般式(i)におけるAi1、ni1及びRi1と同じ意味を表し、Ri3及びRi4はそれぞれ独立して直鎖であっても又は分岐していても良い炭素数1から5のアルキル基を表す。)で表される化合物を、有機溶媒中において遷移金属触媒及び塩基の存在下反応させる事で、一般式(i-5)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
(式中、Ai1、Ai2、Zi2、Ri1、Ri2、ni2及びni1は一般式(i)におけるAi1、Ai2、Zi2、Ri1、Ri2、ni2及びni1と同じ意味を表す。)で表される化合物を得ることが出来る。
 使用する有機溶媒としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,4-ジオキサン又はテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、ヘキサン、ヘプタン、トルエン又はキシレン等の炭化水素系溶媒、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のN-メチルピロリジノン等のアミド系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール又はイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒が好ましく、1,4-ジオキサン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノールが更に好ましい。
 反応温度は、反応を好適に進行する温度であればいずれでも構わないが、室温から有機溶媒が還流するまでの温度が好ましく、40℃から有機溶媒が還流するまでの温度が更に好ましく、60℃から有機溶媒が還流するまでの温度が特に好ましい。
使用する遷移金属触媒としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、二塩化[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)又は二塩化ビス[ジ-tert-ブチル(4-ジメチルアミノフェニル)ホスフィン]パラジウム(II)等のパラジウム系遷移金属触媒又はニッケル系遷移金属触媒が好ましく、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、二塩化ビス[ジ-tert-ブチル(4-ジメチルアミノフェニル)ホスフィン]パラジウム(II)又は二塩化[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)が更に好ましい。また、反応の進行を促進するため、必要に応じてホスフィン系配位子を加えても良い。
使用する塩基としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属類、炭酸ナトリウム炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸セシウム等の炭酸塩類が好ましく、炭酸カリウム又は炭酸セシウムである事が更に好ましい。また、必要に応じて水溶液として使用することも好ましい。
続いて、一般式(i-5)で表される化合物を有機溶媒中、金属触媒存在下、水素ガスと反応させる事で一般式(i)で表される化合物を得ることが出来る。
 使用する有機溶剤としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、1,4-ジオキサン又はテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、ヘキサン、ヘプタン、トルエン又はキシレン等の炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール又はブタノール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル又は酢酸ブチル等のエステル系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、エタノール又は酢酸エチルが好ましい。また、必要に応じて塩酸、酢酸又は硫酸等の酸を添加する事も好ましい。
 反応温度としては、反応を好適に進行させる温度であればいずれでも構わないが、0℃から80℃が好ましく、室温から60℃が更に好ましい。
 使用する金属触媒としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、パラジウム炭素、ルテニウム炭素、白金黒又は酸化白金が好ましく、パラジウム炭素が更に好ましい。
 反応する際の水素圧は、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、大気圧から0.5MPaであることが好ましく、0.2MPaから0.5MPaであることが更に好ましい。
(製法2)
一般式(i-6)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
(式中、Ai1、Zi1、ni1及びRi1は一般式(i)におけるAi1、Zi1、ni1及びRi1と同じ意味を表し、Yはそれぞれ独立して塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を表す。)で表される化合物を有機溶媒中又は無溶媒条件においてトリフェニルホスフィンと反応させる事で、一般式(i-7)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
(式中、Ai1、Zi1、ni1及びRi1は一般式(i)におけるAi1、Zi1、ni1及びRi1と同じ意味を表し、Yはそれぞれ独立して塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を表し、Phはフェニル基を表す。)で表される化合物を得ることが出来る。
 有機溶媒を使用する場合には、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン又はメチルシクロヘキサン等の飽和炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン又はメシチレン等の芳香族系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン又は1,4-ジオキサン等のエーテル系溶媒、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のN-メチルピロリジノン等のアミド系溶媒が好ましく、飽和炭化水素系溶媒又は芳香族系溶媒が更に好ましく、トルエン、キシレンであることが特に好ましい。
 反応温度としては、反応を好適に進行させる温度であればいずれの温度でも構わないが、室温から有機溶媒が還流するまでの温度が好ましく、50℃から有機溶媒が還流するまでの温度が更に好ましく、90℃から有機溶媒が還流するまでの温度であることが特に好ましい。
 続いて、一般式(i-7)で表される化合物を有機溶媒中塩基と反応させてリンイリド試薬を調製したのち、一般式(i-8)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
(式中、Ai2、Zi2、ni2及びRi2は一般式(i)におけるAi2、Zi2、ni2及びRi2と同じ意味を表す。)で表される化合物と反応させる事で、一般式(i-9)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
(式中、Ai1、Ai2、Zi1、Zi2、Ri1、Ri2、ni2及びni1は一般式(i)におけるAi1、Ai2、Zi1、Zi2、Ri1、Ri2、ni2及びni1と同じ意味を表す。)で表される化合物を得ることが出来る。
 使用する有機溶媒としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン又は1,4-ジオキサン等のエーテル系溶媒、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン又はキシレン等の炭化水素系溶媒であることが好ましく、テトラヒドロフランであることが好ましい。また、必要に応じて複数の溶媒を混合して使用することも好ましい。
 反応温度は、好適に反応を進行させる温度であればいずれの温度でも構わないが、-60℃から20℃であることが好ましく、-40℃から0℃であることが更に好ましい。
 使用する塩基としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化物塩、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド又はカリウムターシャリーブトキシド等のアルコキシド系試薬、ブチルリチウム、セカンダリーブチルリチウム又はターシャリーブチルリチウム等のアルキルリチウム系試薬、水素化ナトリウムであることが好ましく、水酸化カリウム、カリウムターシャリーブトキシド、水素化ナトリウム、ブチルリチウムであることが更に好ましい。
続いて、一般式(i-9)で表される化合物を有機溶媒中、金属触媒存在下、水素ガスと反応させる事で一般式(i)で表される化合物を得ることが出来る。
 使用する有機溶媒としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、1,4-ジオキサン又はテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、ヘキサン、ヘプタン、トルエン又はキシレン等の炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール又はブタノール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル又は酢酸ブチル等のエステル系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、エタノール又は酢酸エチルが好ましい。また、必要に応じて塩酸、酢酸又は硫酸等の酸を添加する事も好ましい。
 反応温度としては、反応を好適に進行させる温度であればいずれでも構わないが、0℃から80℃が好ましく、室温から60℃が更に好ましい。
 使用する金属触媒としては、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、パラジウム炭素、ルテニウム炭素、白金黒又は酸化白金が好ましく、パラジウム炭素が更に好ましい。
 反応する際の水素圧は、反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、大気圧から0.5MPaであることが好ましく、0.2MPaから0.5MPaであることが更に好ましい。
 本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子は、表示不良がない又は抑制された、表示品位の優れた応答速度の速いものであり、特に、アクティブマトリックス駆動のVA型、PSVA型、PSA型、FFS型、IPS型又はECB型に適用できる。
 以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は『質量%』を意味する。相転移温度の測定は温度調節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計(DSC)を併用して行った。
 化合物記載に下記の略号を使用する。
  DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
THF:テトラヒドロフラン
  Me:メチル基、Et:エチル基、Pr:n-プロピル基
 また、実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
(側鎖)
 -n    -C2n+1 炭素数nの直鎖状のアルキル基
 n-    C2n+1- 炭素数nの直鎖状のアルキル基
 -On   -OC2n+1 炭素数nの直鎖状のアルコキシル基
 nO-   C2n+1O- 炭素数nの直鎖状のアルコキシル基
 -V    -CH=CH
 V-    CH=CH-
 -V1   -CH=CH-CH
 1V-   CH-CH=CH-
 -2V   -CH-CH-CH=CH
 V2-   CH=CH-CH-CH
 -2V1  -CH-CH-CH=CH-CH
 1V2-  CH-CH=CH-CH-CH
(連結基)
 -CF2O-    -CF-O-
 -OCF2-    -O-CF
 -1O-      -CH-O-
 -O1-      -O-CH
 -COO-     -COO-
-2-       -CH-CH
(環構造)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 実施例中、測定した特性は以下の通りである。
 TNI :ネマチック相-等方性液体相転移温度(℃)
 Δn :25℃における屈折率異方性
 Δε :25℃における誘電率異方性
 η  :25℃における粘度(mPa・s)
 γ :25℃における回転粘性(mPa・s)
 K33 :25℃における弾性定数K33(pN)
 (実施例1)4-メチル-4’-[2-(4-メチルフェニル)-1-エチル]ビフェニル(1-Ph-Ph-2-Ph-1)の製造
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
(1-1) 乾燥窒素雰囲気下、4-ヨードブロモベンゼン(55.0g)、ヨウ化銅(I)(1.36g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(4.13g)、DMF(200mL)及びトリエチルアミン(100mL)を混合し、75℃に加熱した。加熱下、4-メチルフェニルアセチレン(24.8g)をDMF(100mL)に溶解させた溶液を滴下した後、さらに3時間撹拌した。反応液を室温まで冷却した後、水(200mL)及びトルエン(200mL)を加えて分液した。有機層を飽和食塩水(200mL)で2回洗浄したのち、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。硫酸ナトリウムをろ過し、減圧濃縮したのち、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。さらに、アセトン及びトルエンの混合溶媒から再結晶する事で、4-ブロモ-4’-メチルトラン(50.0g)を得た。
(1-2) 乾燥窒素雰囲気下、工程(1-1)で得られた4-ブロモ-4’-メチルトラン(20.0g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.52g)、THF(100mL)及び2mol/L炭酸カリウム水溶液(75mL)を混合し、60℃に加熱した。加熱下、4-メチルフェニルホウ酸(11.0g)をTHF(25mL)に溶解させた溶液を滴下したのち、さらに2時間撹拌した。反応液を氷冷したのち、水(400mL)を加える事で目的化合物を析出させた。目的化合物を濾過したのち、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製する事で4-(4-メチルフェニル)-4’-メチルトラン(21.3g)を得た。
(1-3) 工程(1-2)で得られた4-(4-メチルフェニル)-4’-メチルトラン(21.3g)、5wt%パラジウム炭素(含水品)(1.1g)及びTHF(300mL)をオートクレーブ反応器に仕込み、水素雰囲気下(0.5MPa)、室温に於いて2時間撹拌した。反応液を濾過する事でパラジウム触媒を除去したのち、減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製したのち、トルエン及びアセトンの混合溶媒から再結晶する事で、4-メチル-4’-[2-(4-メチルフェニル)-1-エチル]ビフェニルを15.8g得た。
相転移温度(℃):Cr 120(N 112)Iso
MS m/z:286[M
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=7.50(4H,t,J=6.84Hz),7.26(4H,t,J=6.44Hz),7.12(4H,s),2.92(4H,s),2.39(3H,s),2.33(1H,s)
 (実施例2)4-エチル-4’-[2-(4-プロピルフェニル)-1-エチル]ビフェニル(2-Ph-Ph-2-Ph-3)の製造
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 実施例1に記載の方法と同様にして製造する事で、4-エチル-4’-[2-(4-プロピルフェニル)-1-エチル]ビフェニル(2-Ph-Ph-2-Ph-3)を得た。
相転移温度(℃):Cr 88 SmX 121 Iso
MS m/z:328[M
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=7.51(2H,dd,J=1.88Hz,J=8.28Hz),7.26(4H,dd,J=3.16Hz,J=8.14Hz),7.13(4H,d,J=4.60Hz),2.95(4H,s),2.69(2H,q,J=7.60Hz),2.56(2H,t,J=7.52Hz,1.63(2H,sex,J=7.56Hz),1.28(3H,t,J=7.56Hz),0.94(3H,t,J=7.32Hz)
 (比較例1、実施例3および実施例4)
 比較例1(LC-1)に対し、実施例1において製造した「1-Ph-Ph-2-Ph-1」を含有する実施例3(EX-3)および実施例3よりもTNIの値が大きくなるように調製した実施例4(EX-4)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物の構成とその物性値の結果は表1のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000060
 一般式(ia-1)で表される化合物である「1-Ph-Ph-2-Ph-1」を含有する実施例3および実施例4は、比較例1と比較して、Δnが大きく、γ/K33が顕著に小さいため、高速応答のテレビ用液晶組成物として非常に有用であることが確認された。また、実施例3および実施例4は高いVHRが得られることを確認した。なお、これを用いた液晶表示素子には滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がないことを確認した。なお、滴下痕とは、黒表示した場合に液晶組成物を滴下した痕が白く浮かび上がる現象をいい、液晶表示素子作製時に液晶組成物を基板へ注入する方法として滴下注入(ODF:One Drop Fill)法を行った際に生じる。更に、実施例3および実施例4の液晶組成物に、一般式(IV)で表される重合性化合物として式(IV-11-MM)を3500ppm添加してPSA液晶表示素子を作製したところ、良好な配向状態が得られ、滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がないこと、高い透過率および高速応答であることを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 これらの重合性液晶組成物に式(H-14)で表される酸化防止剤を50ppm添加したところ、良好な配向状態が得られ、高い透過率および高速応答であることに加えて、より高いVHRであることを確認した。
更に、実施例3および実施例4の液晶組成物に、重合性化合物として式(M302)を4000ppm添加してPSA液晶表示素子を作製したところ、良好な配向状態が得られ、滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がないこと、高い透過率および高速応答であることを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 これらの重合性液晶組成物に式(H-14)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
で表される酸化防止剤を100ppm添加したところ、良好な配向状態が得られ、滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がないこと、高い透過率および高速応答であることに加えて、より高いVHRであることを確認した。
実施例3および実施例4の液晶組成物に、重合性化合物として式(M302)を2000ppm、式(IV-11-MM)を2000ppm添加して、PSA液晶表示素子を作製したところ、良好な配向状態が得られ、高い透過率および高速応答であることを確認した。これらの重合性液晶組成物に式(H-14)で表される酸化防止剤を60ppm添加したところ、良好な配向状態が得られ、滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がないこと、高い透過率および高速応答であることに加えて、より高いVHRであることを確認した。
(実施例5、実施例6、実施例7および実施例8)
 一般式(ia-1)および/または一般式(ib-1)および/または一般式(ib-2)の化合物を含有する実施例5(EX-5)、実施例6(EX-6)、実施例7(EX-7)および実施例8(EX-8)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物の構成とその物性値の結果は表2のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000064
これらの液晶組成物は、Δnが大きく、γ/K33が顕著に小さいため、高速応答のテレビ用液晶組成物として非常に有用であることが確認された。実際にVA型液晶表示素子を作製し、滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がないことを確認した。これの応答速度を測定したところ、3.4μmのセル厚のときに3.7msecという高速応答が得られた。また、実施例3および実施例4と同様にPSA型液晶表示素子とした場合にも同様の結果が得られた。
 (実施例9)
 一般式(ia-1)および一般式(ib-1)の化合物を含有する実施例9(EX-9)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物の構成とその物性値の結果は表3のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000065
これらの液晶組成物は、Δnが大きく、γ/K33が顕著に小さいため、高速応答のテレビ用液晶組成物として非常に有用であることが確認された。実際にVA型液晶表示素子を作製し、応答速度を測定したところ、2.9μmのセル厚のときに3.2msecという高速応答が得られた。また、FFS型液晶表示素子とした場合にも同様に優れた電気光学特性が得られた。
 (実施例10および実施例11)
 一般式(ia-1)の化合物を含有する実施例10(EX-10)及び実施例11(EX-11)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物の構成とその物性値の結果は表4のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000066
これらの液晶組成物は、Δnが大きく、γ/K33が顕著に小さいため、高速応答のテレビ用液晶組成物として非常に有用であることが確認された。特に、1-Ph-Ph-2-Ph-1を用いた実施例10は、γ/K33が実施例11の値に対して約10%程度も小さくなることが確認された。EC-10及びEX-11の液晶組成物を用いて実際にVA型液晶表示素子を作製し、応答速度を測定したところ、3.15μmのセル厚のときに3.2msec及び3.5msecという高速応答が得られた。また、FFS型液晶表示素子とした場合にも同様に優れた電気光学特性が得られた。
(比較例2、3および実施例12、13)
 比較例2(LC2)及び比較例3(LC3)に対し、一般式(ib-1)及び一般式(ib-2)を含有する実施例12および実施例13の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。液晶組成物の構成とその物性値の結果は表3のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000067
 一般式(ib-1)及び一般式(ib-2)を含有する実施例12は、比較例2と比較して、TNIが高くなり、Δnが大きくなった。同様に、一般式(ib-1)及び一般式(ib-2)を含有する実施例13は、比較例3と比較して、TNIが高くなり、Δnが大きくなった。また、実施例12及び実施例13は高いVHRが得られることを確認した。実施例12及び実施例13の液晶組成物を用いた液晶表示素子は、滴下痕、焼き付き、表示ムラ等の表示不良がないことを確認した。以上のことから、本発明の液晶組成物は、屈折率異方性(Δn)が大きく、回転粘性(γ)が小さく、弾性定数(K33)が大きく、更に、電圧保持率(VHR)が高いというバランスに優れた特性の負の誘電率異方性(Δε)を有するものであり、これを用いた液晶表示素子は滴下痕や焼き付きや表示ムラ等の表示不良がない又は抑制された、表示品位の優れた応答速度の速いものであることが確認された。

Claims (15)

  1. 一般式(i)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、Ri1及びRi2はそれぞれ独立して炭素原子数1から10のアルキル基を表し、Ri1及びRi2中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-COO-、-OCO-又は-CO-により置換されていても良く、また、Ri1及びRi2中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立してフッ素原子又は塩素原子に置換されていても良く、
    i1及びAi2はそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基から選ばれる基を表し、
    i1及びZi2はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
    i1及びni2はそれぞれ独立して0、1又は2を表し、ni1+ni2は1以上であるが、ni1が2であってAi1及びZi1が複数存在する場合は、複数のAi1は同一であっても異なっていてもよく、複数のZi1は同一であっても異なっていてもよく、また、ni2が2であってAi2及びZi2が複数存在する場合は、複数のAi2は同一であっても異なっていてもよく、複数のZi2は同一であっても異なっていてもよい。)
    で表される化合物を1種又は2種以上含有する誘電率異方性が負の液晶組成物。
  2. 一般式(i)において、Ri2がメチル基である請求項1に記載の液晶組成物。
  3. 一般式(i)において、Ai1及びAi2がそれぞれ独立してトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基から選ばれる基である請求項1又は2に記載の液晶組成物。
  4. 一般式(i)において、ni1が1又は2であり、ni2が0である請求項1から3のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  5. 更に、一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、RN11、RN12、RN21、RN22、RN31及びRN32はそれぞれ独立して炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
     AN11、AN12、AN21、AN22、AN31及びAN32はそれぞれ独立して
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置換されていてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)及び
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
     ZN11、ZN12、ZN21、ZN22、ZN31及びZN32はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
     XN21は水素原子又はフッ素原子を表し、
     TN31は-CH-又は酸素原子を表し、
     nN11、nN12、nN21、nN22、nN31及びnN32はそれぞれ独立して0,1,2又は3を表すが、nN11+nN12、nN21+nN22及びnN31+nN32はそれぞれ独立して1、2又は3であるが、nN11及び/又はnN12が2又は3であってAN11、AN12、ZN11、ZN12が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nN21及び/又はnN22が2又は3であってAN21、AN22、ZN21、ZN22が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nN31及び/又はnN32が2又は3であってAN31、AN32、ZN31、ZN32が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。)
    で表される化合物から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有する請求項1から4のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  6. 一般式(N-1)において、AN11がトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基であり、ZN11が-OCH-、-CHO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-、-CFCF-又は単結合であり、nN11が1,2又は3を表し、nN12が0である請求項5に記載の液晶組成物。
  7. 一般式(N-1)において、AN11及びAN12がトランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基であり、ZN11及びZN12が-OCH-、-CHO-、-CFO-、-OCF-、-CHCH-、-CFCF-又は単結合であり、nN11及びnN12が1又は2である請求項5に記載の液晶組成物。
  8. 一般式(N-1)、(N-2)及び(N-3)の含有量の総量が10から90質量%である請求項5から7のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  9. 更に、一般式(L)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、RL1及びRL2はそれぞれ独立して炭素原子数1~10のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
     nL1は0、1、2又は3を表し、
     AL1、AL2及びAL3はそれぞれ独立して
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置換されていてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)及び
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
     ZL1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
     nL1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良いが、一般式(i)で表される化合物、一般式(N-1)、一般式(N-2)及び一般式(N-3)で表される化合物を除く。)
    で表される化合物から選ばれる化合物を1種又は2種以上含有する請求項1~8のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  10. 重合性化合物を1種又は2種以上含有する請求項1~9のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  11. 25℃における誘電率異方性(Δε)が-2.0から-8.0の範囲であり、25℃における屈折率異方性(Δn)が0.08から0.14の範囲であり、25℃における粘度(η)が10から50mPa・sの範囲であり、25℃における回転粘性(γ)が60から2000mPa・sの範囲であり、ネマチック相-等方性液体相転移温度(TNI)が60℃から120℃の範囲であり、弾性定数(K33)が10.0から20.0の範囲である請求項1から10のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  12. 請求項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
  13. 請求項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子。
  14. 請求項1から11のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いたVAモード、PSAモード、PSVAモード、IPSモード、FFSモード又はECBモード用液晶表示素子。
  15. 請求項1に記載の一般式(i)において、Ri1及びRi2がメチル基である化合物。
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